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_r11943_MERGE_2019/src/OCE/DYN – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r11943_MERGE_2019/src/OCE/DYN/dynhpg.F90 @ 11960

Last change on this file since 11960 was 11960, checked in by acc, 4 years ago

Branch 2019/dev_r11943_MERGE_2019. Merge in changes from 2019/dev_r11613_ENHANCE-04_namelists_as_internalfiles. (svn merge -r 11614:11954). Resolved tree conflicts and one actual conflict. Sette tested(these changes alter the ext/AGRIF reference; remember to update). See ticket #2341

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 75.4 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      READ  ( numnam_ref, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 901)
158901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in reference namelist' )
159      !
160      READ  ( numnam_cfg, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
161902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in configuration namelist' )
162      IF(lwm) WRITE ( numond, namdyn_hpg )
163      !
164      IF(lwp) THEN                   ! Control print
165         WRITE(numout,*)
166         WRITE(numout,*) 'dyn_hpg_init : hydrostatic pressure gradient initialisation'
167         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
168         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_hpg : choice of hpg scheme'
169         WRITE(numout,*) '      z-coord. - full steps                             ln_hpg_zco    = ', ln_hpg_zco
170         WRITE(numout,*) '      z-coord. - partial steps (interpolation)          ln_hpg_zps    = ', ln_hpg_zps
171         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation)          ln_hpg_sco    = ', ln_hpg_sco
172         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation) for isf  ln_hpg_isf    = ', ln_hpg_isf
173         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)     ln_hpg_djc    = ', ln_hpg_djc
174         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)    ln_hpg_prj    = ', ln_hpg_prj
175      ENDIF
176      !
177      IF( ln_hpg_djc )   &
178         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : Density Jacobian: Cubic polynominal method',   &
179         &                 '   currently disabled (bugs under investigation).'        ,   &
180         &                 '   Please select either  ln_hpg_sco or  ln_hpg_prj instead' )
181         !
182      IF( .NOT.ln_linssh .AND. .NOT.(ln_hpg_sco.OR.ln_hpg_prj.OR.ln_hpg_isf) )          &
183         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : non-linear free surface requires either ',   &
184         &                 '   the standard jacobian formulation hpg_sco    or '    ,   &
185         &                 '   the pressure jacobian formulation hpg_prj'             )
186         !
187      IF( ln_hpg_isf ) THEN
188         IF( .NOT. ln_isfcav )   CALL ctl_stop( ' hpg_isf not available if ln_isfcav = false ' )
189       ELSE
190         IF(       ln_isfcav )   CALL ctl_stop( 'Only hpg_isf has been corrected to work with ice shelf cavity.' )
191      ENDIF
192      !
193      !                               ! Set nhpg from ln_hpg_... flags & consistency check
194      nhpg   = np_ERROR
195      ioptio = 0
196      IF( ln_hpg_zco ) THEN   ;   nhpg = np_zco   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
197      IF( ln_hpg_zps ) THEN   ;   nhpg = np_zps   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
198      IF( ln_hpg_sco ) THEN   ;   nhpg = np_sco   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
199      IF( ln_hpg_djc ) THEN   ;   nhpg = np_djc   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
200      IF( ln_hpg_prj ) THEN   ;   nhpg = np_prj   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
201      IF( ln_hpg_isf ) THEN   ;   nhpg = np_isf   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
202      !
203      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'NO or several hydrostatic pressure gradient options used' )
204      !
205      IF(lwp) THEN
206         WRITE(numout,*)
207         SELECT CASE( nhpg )
208         CASE( np_zco )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   z-coord. - full steps '
209         CASE( np_zps )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   z-coord. - partial steps (interpolation)'
210         CASE( np_sco )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (standard jacobian formulation)'
211         CASE( np_djc )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)'
212         CASE( np_prj )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)'
213         CASE( np_isf )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (standard jacobian formulation) for isf'
214         END SELECT
215         WRITE(numout,*)
216      ENDIF
217      !                         
218      IF ( .NOT. ln_isfcav ) THEN     !--- no ice shelf load
219         riceload(:,:) = 0._wp
220         !
221      ELSE                            !--- set an ice shelf load
222         !
223         IF(lwp) WRITE(numout,*)
224         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ice shelf case: set the ice-shelf load'
225         ALLOCATE( zts_top(jpi,jpj,jpts) , zrhd(jpi,jpj,jpk) , zrhdtop_isf(jpi,jpj) , ziceload(jpi,jpj) ) 
226         !
227         znad = 1._wp                     !- To use density and not density anomaly
228         !
229         !                                !- assume water displaced by the ice shelf is at T=-1.9 and S=34.4 (rude)
230         zts_top(:,:,jp_tem) = -1.9_wp   ;   zts_top(:,:,jp_sal) = 34.4_wp
231         !
232         DO jk = 1, jpk                   !- compute density of the water displaced by the ice shelf
233            CALL eos( zts_top(:,:,:), gdept(:,:,jk,Kmm), zrhd(:,:,jk) )
234         END DO
235         !
236         !                                !- compute rhd at the ice/oce interface (ice shelf side)
237         CALL eos( zts_top , risfdep, zrhdtop_isf )
238         !
239         !                                !- Surface value + ice shelf gradient
240         ziceload = 0._wp                       ! compute pressure due to ice shelf load
241         DO jj = 1, jpj                         ! (used to compute hpgi/j for all the level from 1 to miku/v)
242            DO ji = 1, jpi                      ! divided by 2 later
243               ikt = mikt(ji,jj)
244               ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (znad + zrhd(ji,jj,1) ) * e3w(ji,jj,1,Kmm) * (1._wp - tmask(ji,jj,1))
245               DO jk = 2, ikt-1
246                  ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhd(ji,jj,jk-1) + zrhd(ji,jj,jk)) * e3w(ji,jj,jk,Kmm) &
247                     &                              * (1._wp - tmask(ji,jj,jk))
248               END DO
249               IF (ikt  >=  2) ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhdtop_isf(ji,jj) + zrhd(ji,jj,ikt-1)) &
250                  &                                              * ( risfdep(ji,jj) - gdept(ji,jj,ikt-1,Kmm) )
251            END DO
252         END DO
253         riceload(:,:) = ziceload(:,:)  ! need to be saved for diaar5
254         !
255         DEALLOCATE( zts_top , zrhd , zrhdtop_isf , ziceload ) 
256      ENDIF
257      !
258   END SUBROUTINE dyn_hpg_init
259
260
261   SUBROUTINE hpg_zco( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
262      !!---------------------------------------------------------------------
263      !!                  ***  ROUTINE hpg_zco  ***
264      !!
265      !! ** Method  :   z-coordinate case, levels are horizontal surfaces.
266      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
267      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
268      !!      density gradient along the model level from the suface to that
269      !!      level:    zhpi = grav .....
270      !!                zhpj = grav .....
271      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
272      !!            puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
273      !!            pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
274      !!
275      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
276      !!----------------------------------------------------------------------
277      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
278      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
279      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
280      !
281      INTEGER  ::   ji, jj, jk       ! dummy loop indices
282      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1   ! temporary scalars
283      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  zhpi, zhpj
284      !!----------------------------------------------------------------------
285      !
286      IF( kt == nit000 ) THEN
287         IF(lwp) WRITE(numout,*)
288         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zco : hydrostatic pressure gradient trend'
289         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate case '
290      ENDIF
291
292      zcoef0 = - grav * 0.5_wp      ! Local constant initialization
293
294      ! Surface value
295      DO jj = 2, jpjm1
296         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
297            zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,1,Kmm)
298            ! hydrostatic pressure gradient
299            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
300            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
301            ! add to the general momentum trend
302            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
303            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
304         END DO
305      END DO
306
307      !
308      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
309      DO jk = 2, jpkm1
310         DO jj = 2, jpjm1
311            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
312               zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,jk,Kmm)
313               ! hydrostatic pressure gradient
314               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
315                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk)+rhd(ji+1,jj,jk-1) )    &
316                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk)+rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
317
318               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
319                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk)+rhd(ji,jj+1,jk-1) )    &
320                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk)+rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
321               ! add to the general momentum trend
322               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
323               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
324            END DO
325         END DO
326      END DO
327      !
328   END SUBROUTINE hpg_zco
329
330
331   SUBROUTINE hpg_zps( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
332      !!---------------------------------------------------------------------
333      !!                 ***  ROUTINE hpg_zps  ***
334      !!
335      !! ** Method  :   z-coordinate plus partial steps case.  blahblah...
336      !!
337      !! ** Action  : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
338      !!----------------------------------------------------------------------
339      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
340      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
341      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
342      !!
343      INTEGER  ::   ji, jj, jk                       ! dummy loop indices
344      INTEGER  ::   iku, ikv                         ! temporary integers
345      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1, zcoef2, zcoef3   ! temporary scalars
346      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  zhpi, zhpj
347      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj) :: zgtsu, zgtsv, zgru, zgrv
348      !!----------------------------------------------------------------------
349      !
350      IF( kt == nit000 ) THEN
351         IF(lwp) WRITE(numout,*)
352         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zps : hydrostatic pressure gradient trend'
353         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate with partial steps - vector optimization'
354      ENDIF
355
356      ! Partial steps: Compute NOW horizontal gradient of t, s, rd at the last ocean level
357      CALL zps_hde( kt, Kmm, jpts, ts(:,:,:,:,Kmm), zgtsu, zgtsv, rhd, zgru , zgrv )
358
359      ! Local constant initialization
360      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
361
362      !  Surface value (also valid in partial step case)
363      DO jj = 2, jpjm1
364         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
365            zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,1,Kmm)
366            ! hydrostatic pressure gradient
367            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj  ,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
368            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji  ,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
369            ! add to the general momentum trend
370            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
371            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
372         END DO
373      END DO
374
375      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
376      DO jk = 2, jpkm1
377         DO jj = 2, jpjm1
378            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
379               zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,jk,Kmm)
380               ! hydrostatic pressure gradient
381               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
382                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
383                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
384
385               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
386                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
387                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
388               ! add to the general momentum trend
389               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
390               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
391            END DO
392         END DO
393      END DO
394
395      ! partial steps correction at the last level  (use zgru & zgrv computed in zpshde.F90)
396      DO jj = 2, jpjm1
397         DO ji = 2, jpim1
398            iku = mbku(ji,jj)
399            ikv = mbkv(ji,jj)
400            zcoef2 = zcoef0 * MIN( e3w(ji,jj,iku,Kmm), e3w(ji+1,jj  ,iku,Kmm) )
401            zcoef3 = zcoef0 * MIN( e3w(ji,jj,ikv,Kmm), e3w(ji  ,jj+1,ikv,Kmm) )
402            IF( iku > 1 ) THEN            ! on i-direction (level 2 or more)
403               puu  (ji,jj,iku,Krhs) = puu(ji,jj,iku,Krhs) - zhpi(ji,jj,iku)         ! subtract old value
404               zhpi(ji,jj,iku) = zhpi(ji,jj,iku-1)                   &   ! compute the new one
405                  &            + zcoef2 * ( rhd(ji+1,jj,iku-1) - rhd(ji,jj,iku-1) + zgru(ji,jj) ) * r1_e1u(ji,jj)
406               puu  (ji,jj,iku,Krhs) = puu(ji,jj,iku,Krhs) + zhpi(ji,jj,iku)         ! add the new one to the general momentum trend
407            ENDIF
408            IF( ikv > 1 ) THEN            ! on j-direction (level 2 or more)
409               pvv  (ji,jj,ikv,Krhs) = pvv(ji,jj,ikv,Krhs) - zhpj(ji,jj,ikv)         ! subtract old value
410               zhpj(ji,jj,ikv) = zhpj(ji,jj,ikv-1)                   &   ! compute the new one
411                  &            + zcoef3 * ( rhd(ji,jj+1,ikv-1) - rhd(ji,jj,ikv-1) + zgrv(ji,jj) ) * r1_e2v(ji,jj)
412               pvv  (ji,jj,ikv,Krhs) = pvv(ji,jj,ikv,Krhs) + zhpj(ji,jj,ikv)         ! add the new one to the general momentum trend
413            ENDIF
414         END DO
415      END DO
416      !
417   END SUBROUTINE hpg_zps
418
419
420   SUBROUTINE hpg_sco( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
421      !!---------------------------------------------------------------------
422      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
423      !!
424      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
425      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
426      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
427      !!      density gradient along the model level from the suface to that
428      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
429      !!      to the horizontal pressure gradient :
430      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
431      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
432      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
433      !!         puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
434      !!         pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
435      !!
436      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
437      !!----------------------------------------------------------------------
438      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
439      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
440      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
441      !!
442      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jii, jjj                 ! dummy loop indices
443      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad, ztmp       ! temporary scalars
444      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2                     ! local logical variables
445      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)      ::   zhpi, zhpj
446      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
447      !!----------------------------------------------------------------------
448      !
449      IF( ln_wd_il ) ALLOCATE(zcpx(jpi,jpj), zcpy(jpi,jpj))
450      !
451      IF( kt == nit000 ) THEN
452         IF(lwp) WRITE(numout,*)
453         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_sco : hydrostatic pressure gradient trend'
454         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
455      ENDIF
456      !
457      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
458      IF ( ln_linssh ) THEN   ;   znad = 0._wp         ! Fixed    volume: density anomaly
459      ELSE                    ;   znad = 1._wp         ! Variable volume: density
460      ENDIF
461      !
462      IF( ln_wd_il ) THEN
463        DO jj = 2, jpjm1
464           DO ji = 2, jpim1 
465             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)               ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
466                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)               , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
467                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) +  ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
468                  &                                                       > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
469             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)              -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (       &
470                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
471                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
472
473             IF(ll_tmp1) THEN
474               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
475             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
476               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
477               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
478                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) - ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
479             ELSE
480               zcpx(ji,jj) = 0._wp
481             END IF
482     
483             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
484                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
485                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
486                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
487             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
488                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
489                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
490
491             IF(ll_tmp1) THEN
492               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
493             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
494               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
495               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
496                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
497             ELSE
498               zcpy(ji,jj) = 0._wp
499             END IF
500           END DO
501        END DO
502        CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
503      END IF
504
505      ! Surface value
506      DO jj = 2, jpjm1
507         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
508            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
509            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w(ji+1,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji+1,jj  ,1) )    &
510               &                      - e3w(ji  ,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
511            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w(ji  ,jj+1,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj+1,1) )    &
512               &                      - e3w(ji  ,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
513            ! s-coordinate pressure gradient correction
514            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
515               &           * ( gde3w(ji+1,jj,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
516            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
517               &           * ( gde3w(ji,jj+1,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
518            !
519            IF( ln_wd_il ) THEN
520               zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
521               zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
522               zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
523               zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
524            ENDIF
525            !
526            ! add to the general momentum trend
527            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
528            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
529         END DO
530      END DO
531
532      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
533      DO jk = 2, jpkm1
534         DO jj = 2, jpjm1
535            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
536               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
537               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e1u(ji,jj)   &
538                  &           * (  e3w(ji+1,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad )   &
539                  &              - e3w(ji  ,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad )  )
540               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e2v(ji,jj)   &
541                  &           * (  e3w(ji,jj+1,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad )   &
542                  &              - e3w(ji,jj  ,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad )  )
543               ! s-coordinate pressure gradient correction
544               zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj  ,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
545                  &           * ( gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) * r1_e1u(ji,jj)
546               zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji  ,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
547                  &           * ( gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) * r1_e2v(ji,jj)
548               !
549               IF( ln_wd_il ) THEN
550                  zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
551                  zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
552                  zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
553                  zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
554               ENDIF
555               !
556               ! add to the general momentum trend
557               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
558               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
559            END DO
560         END DO
561      END DO
562      !
563      IF( ln_wd_il )  DEALLOCATE( zcpx , zcpy )
564      !
565   END SUBROUTINE hpg_sco
566
567
568   SUBROUTINE hpg_isf( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
569      !!---------------------------------------------------------------------
570      !!                  ***  ROUTINE hpg_isf  ***
571      !!
572      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
573      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
574      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
575      !!      density gradient along the model level from the suface to that
576      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
577      !!      to the horizontal pressure gradient :
578      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
579      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
580      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
581      !!         puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
582      !!         pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
583      !!      iceload is added and partial cell case are added to the top and bottom
584      !!     
585      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
586      !!----------------------------------------------------------------------
587      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
588      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
589      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
590      !!
591      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt, iktp1i, iktp1j   ! dummy loop indices
592      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad          ! temporary scalars
593      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk ) ::  zhpi, zhpj
594      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpts) ::  zts_top
595      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)      ::  zrhdtop_oce
596      !!----------------------------------------------------------------------
597      !
598      zcoef0 = - grav * 0.5_wp   ! Local constant initialization
599      !
600      znad=1._wp                 ! To use density and not density anomaly
601      !
602      !                          ! iniitialised to 0. zhpi zhpi
603      zhpi(:,:,:) = 0._wp   ;   zhpj(:,:,:) = 0._wp
604
605      ! compute rhd at the ice/oce interface (ocean side)
606      ! usefull to reduce residual current in the test case ISOMIP with no melting
607      DO ji = 1, jpi
608        DO jj = 1, jpj
609          ikt = mikt(ji,jj)
610          zts_top(ji,jj,1) = ts(ji,jj,ikt,1,Kmm)
611          zts_top(ji,jj,2) = ts(ji,jj,ikt,2,Kmm)
612        END DO
613      END DO
614      CALL eos( zts_top, risfdep, zrhdtop_oce )
615
616!==================================================================================     
617!===== Compute surface value =====================================================
618!==================================================================================
619      DO jj = 2, jpjm1
620         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
621            ikt    = mikt(ji,jj)
622            iktp1i = mikt(ji+1,jj)
623            iktp1j = mikt(ji,jj+1)
624            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces and ice shelf pressure
625            ! we assume ISF is in isostatic equilibrium
626            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w(ji+1,jj,iktp1i,Kmm)                                    &
627               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji+1,jj,iktp1i) + zrhdtop_oce(ji+1,jj) )   &
628               &                                  - 0.5_wp * e3w(ji,jj,ikt,Kmm)                                         &
629               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
630               &                                  + ( riceload(ji+1,jj) - riceload(ji,jj))                            ) 
631            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w(ji,jj+1,iktp1j,Kmm)                                    &
632               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj+1,iktp1j) + zrhdtop_oce(ji,jj+1) )   &
633               &                                  - 0.5_wp * e3w(ji,jj,ikt,Kmm)                                         & 
634               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
635               &                                  + ( riceload(ji,jj+1) - riceload(ji,jj))                            ) 
636            ! s-coordinate pressure gradient correction (=0 if z coordinate)
637            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
638               &           * ( gde3w(ji+1,jj,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
639            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
640               &           * ( gde3w(ji,jj+1,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
641            ! add to the general momentum trend
642            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + (zhpi(ji,jj,1) + zuap) * umask(ji,jj,1)
643            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + (zhpj(ji,jj,1) + zvap) * vmask(ji,jj,1)
644         END DO
645      END DO
646!==================================================================================     
647!===== Compute interior value =====================================================
648!==================================================================================
649      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
650      DO jk = 2, jpkm1
651         DO jj = 2, jpjm1
652            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
653               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
654               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)   &
655                  &           * (  e3w(ji+1,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji+1,jj,jk)   &
656                  &              - e3w(ji  ,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji  ,jj,jk)   )
657               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
658                  &           * (  e3w(ji,jj+1,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj+1,jk)   &
659                  &              - e3w(ji,jj  ,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj  ,jk)   )
660               ! s-coordinate pressure gradient correction
661               zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
662                  &           * ( gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
663               zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
664                  &           * ( gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
665               ! add to the general momentum trend
666               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + (zhpi(ji,jj,jk) + zuap) * umask(ji,jj,jk)
667               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + (zhpj(ji,jj,jk) + zvap) * vmask(ji,jj,jk)
668            END DO
669         END DO
670      END DO
671      !
672   END SUBROUTINE hpg_isf
673
674
675   SUBROUTINE hpg_djc( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
676      !!---------------------------------------------------------------------
677      !!                  ***  ROUTINE hpg_djc  ***
678      !!
679      !! ** Method  :   Density Jacobian with Cubic polynomial scheme
680      !!
681      !! Reference: Shchepetkin and McWilliams, J. Geophys. Res., 108(C3), 3090, 2003
682      !!----------------------------------------------------------------------
683      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
684      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
685      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
686      !!
687      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
688      REAL(wp) ::   zcoef0, zep, cffw   ! temporary scalars
689      REAL(wp) ::   z1_10, cffu, cffx   !    "         "
690      REAL(wp) ::   z1_12, cffv, cffy   !    "         "
691      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2    ! local logical variables
692      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zhpi, zhpj
693      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   dzx, dzy, dzz, dzu, dzv, dzw
694      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow
695      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   rho_i, rho_j, rho_k
696      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
697      !!----------------------------------------------------------------------
698      !
699      IF( ln_wd_il ) THEN
700         ALLOCATE( zcpx(jpi,jpj) , zcpy(jpi,jpj) )
701        DO jj = 2, jpjm1
702           DO ji = 2, jpim1 
703             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
704                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
705                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
706                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
707             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
708                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
709                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
710             IF(ll_tmp1) THEN
711               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
712             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
713               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
714               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
715                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) - ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
716             ELSE
717               zcpx(ji,jj) = 0._wp
718             END IF
719     
720             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
721                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
722                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
723                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
724             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
725                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
726                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
727
728             IF(ll_tmp1) THEN
729               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
730             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
731               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
732               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
733                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
734             ELSE
735               zcpy(ji,jj) = 0._wp
736             END IF
737           END DO
738        END DO
739        CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
740      END IF
741
742      IF( kt == nit000 ) THEN
743         IF(lwp) WRITE(numout,*)
744         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_djc : hydrostatic pressure gradient trend'
745         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, density Jacobian with cubic polynomial scheme'
746      ENDIF
747
748      ! Local constant initialization
749      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
750      z1_10  = 1._wp / 10._wp
751      z1_12  = 1._wp / 12._wp
752
753      !----------------------------------------------------------------------------------------
754      !  compute and store in provisional arrays elementary vertical and horizontal differences
755      !----------------------------------------------------------------------------------------
756
757!!bug gm   Not a true bug, but... dzz=e3w  for dzx, dzy verify what it is really
758
759      DO jk = 2, jpkm1
760         DO jj = 2, jpjm1
761            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
762               drhoz(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1)
763               dzz  (ji,jj,jk) = gde3w(ji  ,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1)
764               drhox(ji,jj,jk) = rhd    (ji+1,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
765               dzx  (ji,jj,jk) = gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk  )
766               drhoy(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
767               dzy  (ji,jj,jk) = gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk  )
768            END DO
769         END DO
770      END DO
771
772      !-------------------------------------------------------------------------
773      ! compute harmonic averages using eq. 5.18
774      !-------------------------------------------------------------------------
775      zep = 1.e-15
776
777!!bug  gm  drhoz not defined at level 1 and used (jk-1 with jk=2)
778!!bug  gm  idem for drhox, drhoy et ji=jpi and jj=jpj
779
780      DO jk = 2, jpkm1
781         DO jj = 2, jpjm1
782            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
783               cffw = 2._wp * drhoz(ji  ,jj  ,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)
784
785               cffu = 2._wp * drhox(ji+1,jj  ,jk) * drhox(ji,jj,jk  )
786               cffx = 2._wp * dzx  (ji+1,jj  ,jk) * dzx  (ji,jj,jk  )
787
788               cffv = 2._wp * drhoy(ji  ,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk  )
789               cffy = 2._wp * dzy  (ji  ,jj+1,jk) * dzy  (ji,jj,jk  )
790
791               IF( cffw > zep) THEN
792                  drhow(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoz(ji,jj,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)   &
793                     &                    / ( drhoz(ji,jj,jk) + drhoz(ji,jj,jk-1) )
794               ELSE
795                  drhow(ji,jj,jk) = 0._wp
796               ENDIF
797
798               dzw(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzz(ji,jj,jk) * dzz(ji,jj,jk-1)   &
799                  &                  / ( dzz(ji,jj,jk) + dzz(ji,jj,jk-1) )
800
801               IF( cffu > zep ) THEN
802                  drhou(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhox(ji+1,jj,jk) * drhox(ji,jj,jk)   &
803                     &                    / ( drhox(ji+1,jj,jk) + drhox(ji,jj,jk) )
804               ELSE
805                  drhou(ji,jj,jk ) = 0._wp
806               ENDIF
807
808               IF( cffx > zep ) THEN
809                  dzu(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzx(ji+1,jj,jk) * dzx(ji,jj,jk)   &
810                     &                  / ( dzx(ji+1,jj,jk) + dzx(ji,jj,jk) )
811               ELSE
812                  dzu(ji,jj,jk) = 0._wp
813               ENDIF
814
815               IF( cffv > zep ) THEN
816                  drhov(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoy(ji,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk)   &
817                     &                    / ( drhoy(ji,jj+1,jk) + drhoy(ji,jj,jk) )
818               ELSE
819                  drhov(ji,jj,jk) = 0._wp
820               ENDIF
821
822               IF( cffy > zep ) THEN
823                  dzv(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzy(ji,jj+1,jk) * dzy(ji,jj,jk)   &
824                     &                  / ( dzy(ji,jj+1,jk) + dzy(ji,jj,jk) )
825               ELSE
826                  dzv(ji,jj,jk) = 0._wp
827               ENDIF
828
829            END DO
830         END DO
831      END DO
832
833      !----------------------------------------------------------------------------------
834      ! apply boundary conditions at top and bottom using 5.36-5.37
835      !----------------------------------------------------------------------------------
836      drhow(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:, 2 ) - drhoz(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,  2  )
837      drhou(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhox(:,:, 2 ) - drhox(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,  2  )
838      drhov(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:, 2 ) - drhoy(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,  2  )
839
840      drhow(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:,jpk) - drhoz(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,jpkm1)
841      drhou(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhox(:,:,jpk) - drhox(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,jpkm1)
842      drhov(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:,jpk) - drhoy(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,jpkm1)
843
844
845      !--------------------------------------------------------------
846      ! Upper half of top-most grid box, compute and store
847      !-------------------------------------------------------------
848
849!!bug gm   :  e3w-gde3w = 0.5*e3w  ....  and gde3w(2)-gde3w(1)=e3w(2) ....   to be verified
850!          true if gde3w is really defined as the sum of the e3w scale factors as, it seems to me, it should be
851
852      DO jj = 2, jpjm1
853         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
854            rho_k(ji,jj,1) = -grav * ( e3w(ji,jj,1,Kmm) - gde3w(ji,jj,1) )               &
855               &                   * (  rhd(ji,jj,1)                                     &
856               &                     + 0.5_wp * ( rhd    (ji,jj,2) - rhd    (ji,jj,1) )  &
857               &                              * ( e3w  (ji,jj,1,Kmm) - gde3w(ji,jj,1) )  &
858               &                              / ( gde3w(ji,jj,2) - gde3w(ji,jj,1) )  )
859         END DO
860      END DO
861
862!!bug gm    : here also, simplification is possible
863!!bug gm    : optimisation: 1/10 and 1/12 the division should be done before the loop
864
865      DO jk = 2, jpkm1
866         DO jj = 2, jpjm1
867            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
868
869               rho_k(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk-1) )                                   &
870                  &                     * ( gde3w(ji,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1) )                                   &
871                  &            - grav * z1_10 * (                                                                   &
872                  &     ( drhow  (ji,jj,jk) - drhow  (ji,jj,jk-1) )                                                     &
873                  &   * ( gde3w(ji,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( dzw  (ji,jj,jk) + dzw  (ji,jj,jk-1) ) )   &
874                  &   - ( dzw    (ji,jj,jk) - dzw    (ji,jj,jk-1) )                                                     &
875                  &   * ( rhd    (ji,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( drhow(ji,jj,jk) + drhow(ji,jj,jk-1) ) )   &
876                  &                             )
877
878               rho_i(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                   &
879                  &                     * ( gde3w(ji+1,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk) )                                   &
880                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
881                  &     ( drhou  (ji+1,jj,jk) - drhou  (ji,jj,jk) )                                                     &
882                  &   * ( gde3w(ji+1,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzu  (ji+1,jj,jk) + dzu  (ji,jj,jk) ) )   &
883                  &   - ( dzu    (ji+1,jj,jk) - dzu    (ji,jj,jk) )                                                     &
884                  &   * ( rhd    (ji+1,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhou(ji+1,jj,jk) + drhou(ji,jj,jk) ) )   &
885                  &                            )
886
887               rho_j(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                 &
888                  &                     * ( gde3w(ji,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) )                                   &
889                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
890                  &     ( drhov  (ji,jj+1,jk) - drhov  (ji,jj,jk) )                                                     &
891                  &   * ( gde3w(ji,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzv  (ji,jj+1,jk) + dzv  (ji,jj,jk) ) )   &
892                  &   - ( dzv    (ji,jj+1,jk) - dzv    (ji,jj,jk) )                                                     &
893                  &   * ( rhd    (ji,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhov(ji,jj+1,jk) + drhov(ji,jj,jk) ) )   &
894                  &                            )
895
896            END DO
897         END DO
898      END DO
899      CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', rho_k, 'W', 1., rho_i, 'U', 1., rho_j, 'V', 1. )
900
901      ! ---------------
902      !  Surface value
903      ! ---------------
904      DO jj = 2, jpjm1
905         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
906            zhpi(ji,jj,1) = ( rho_k(ji+1,jj  ,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_i(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
907            zhpj(ji,jj,1) = ( rho_k(ji  ,jj+1,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_j(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
908            IF( ln_wd_il ) THEN
909              zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
910              zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
911            ENDIF
912            ! add to the general momentum trend
913            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
914            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
915         END DO
916      END DO
917
918      ! ----------------
919      !  interior value   (2=<jk=<jpkm1)
920      ! ----------------
921      DO jk = 2, jpkm1
922         DO jj = 2, jpjm1
923            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
924               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
925               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)                                &
926                  &           + (  ( rho_k(ji+1,jj,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
927                  &              - ( rho_i(ji  ,jj,jk) - rho_i(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
928               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)                                &
929                  &           + (  ( rho_k(ji,jj+1,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
930                  &               -( rho_j(ji,jj  ,jk) - rho_j(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
931               IF( ln_wd_il ) THEN
932                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
933                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
934               ENDIF
935               ! add to the general momentum trend
936               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
937               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
938            END DO
939         END DO
940      END DO
941      !
942      IF( ln_wd_il )   DEALLOCATE( zcpx, zcpy )
943      !
944   END SUBROUTINE hpg_djc
945
946
947   SUBROUTINE hpg_prj( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
948      !!---------------------------------------------------------------------
949      !!                  ***  ROUTINE hpg_prj  ***
950      !!
951      !! ** Method  :   s-coordinate case.
952      !!      A Pressure-Jacobian horizontal pressure gradient method
953      !!      based on the constrained cubic-spline interpolation for
954      !!      all vertical coordinate systems
955      !!
956      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
957      !!----------------------------------------------------------------------
958      INTEGER, PARAMETER  :: polynomial_type = 1    ! 1: cubic spline, 2: linear
959      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
960      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
961      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
962      !!
963      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jkk                 ! dummy loop indices
964      REAL(wp) ::   zcoef0, znad                    ! local scalars
965      !
966      !! The local variables for the correction term
967      INTEGER  :: jk1, jis, jid, jjs, jjd
968      LOGICAL  :: ll_tmp1, ll_tmp2                  ! local logical variables
969      REAL(wp) :: zuijk, zvijk, zpwes, zpwed, zpnss, zpnsd, zdeps
970      REAL(wp) :: zrhdt1
971      REAL(wp) :: zdpdx1, zdpdx2, zdpdy1, zdpdy2
972      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zdept, zrhh
973      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp
974      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)   ::   zsshu_n, zsshv_n
975      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
976      !!----------------------------------------------------------------------
977      !
978      IF( kt == nit000 ) THEN
979         IF(lwp) WRITE(numout,*)
980         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_prj : hydrostatic pressure gradient trend'
981         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, cubic spline pressure Jacobian'
982      ENDIF
983
984      ! Local constant initialization
985      zcoef0 = - grav
986      znad = 1._wp
987      IF( ln_linssh )   znad = 0._wp
988
989      IF( ln_wd_il ) THEN
990         ALLOCATE( zcpx(jpi,jpj) , zcpy(jpi,jpj) )
991         DO jj = 2, jpjm1
992           DO ji = 2, jpim1 
993             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
994                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
995                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
996                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
997             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (         &
998                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
999                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1000
1001             IF(ll_tmp1) THEN
1002               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
1003             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1004               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
1005               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
1006                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
1007             
1008                zcpx(ji,jj) = max(min( zcpx(ji,jj) , 1.0_wp),0.0_wp)
1009             ELSE
1010               zcpx(ji,jj) = 0._wp
1011             END IF
1012     
1013             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
1014                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
1015                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
1016                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1017             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (      &
1018                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
1019                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1020
1021             IF(ll_tmp1) THEN
1022               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
1023             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1024               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
1025               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
1026                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
1027                zcpy(ji,jj) = max(min( zcpy(ji,jj) , 1.0_wp),0.0_wp)
1028
1029               ELSE
1030                  zcpy(ji,jj) = 0._wp
1031               ENDIF
1032            END DO
1033         END DO
1034         CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
1035      ENDIF
1036
1037      ! Clean 3-D work arrays
1038      zhpi(:,:,:) = 0._wp
1039      zrhh(:,:,:) = rhd(:,:,:)
1040
1041      ! Preparing vertical density profile "zrhh(:,:,:)" for hybrid-sco coordinate
1042      DO jj = 1, jpj
1043        DO ji = 1, jpi
1044          jk = mbkt(ji,jj)+1
1045          IF(     jk <=  0   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,    :   ) = 0._wp
1046          ELSEIF( jk ==  1   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,jk+1:jpk) = rhd(ji,jj,jk)
1047          ELSEIF( jk < jpkm1 ) THEN
1048             DO jkk = jk+1, jpk
1049                zrhh(ji,jj,jkk) = interp1(gde3w(ji,jj,jkk  ), gde3w(ji,jj,jkk-1),   &
1050                   &                      gde3w(ji,jj,jkk-2), rhd    (ji,jj,jkk-1), rhd(ji,jj,jkk-2))
1051             END DO
1052          ENDIF
1053        END DO
1054      END DO
1055
1056      ! Transfer the depth of "T(:,:,:)" to vertical coordinate "zdept(:,:,:)"
1057      DO jj = 1, jpj
1058         DO ji = 1, jpi
1059            zdept(ji,jj,1) = 0.5_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm) - ssh(ji,jj,Kmm) * znad
1060         END DO
1061      END DO
1062
1063      DO jk = 2, jpk
1064         DO jj = 1, jpj
1065            DO ji = 1, jpi
1066               zdept(ji,jj,jk) = zdept(ji,jj,jk-1) + e3w(ji,jj,jk,Kmm)
1067            END DO
1068         END DO
1069      END DO
1070
1071      fsp(:,:,:) = zrhh (:,:,:)
1072      xsp(:,:,:) = zdept(:,:,:)
1073
1074      ! Construct the vertical density profile with the
1075      ! constrained cubic spline interpolation
1076      ! rho(z) = asp + bsp*z + csp*z^2 + dsp*z^3
1077      CALL cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1078
1079      ! Integrate the hydrostatic pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,1)"
1080      DO jj = 2, jpj
1081        DO ji = 2, jpi
1082          zrhdt1 = zrhh(ji,jj,1) - interp3( zdept(ji,jj,1), asp(ji,jj,1), bsp(ji,jj,1),  &
1083             &                                              csp(ji,jj,1), dsp(ji,jj,1) ) * 0.25_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm)
1084
1085          ! assuming linear profile across the top half surface layer
1086          zhpi(ji,jj,1) =  0.5_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm) * zrhdt1
1087        END DO
1088      END DO
1089
1090      ! Calculate the pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,2:jpkm1)"
1091      DO jk = 2, jpkm1
1092        DO jj = 2, jpj
1093          DO ji = 2, jpi
1094            zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) +                                  &
1095               &             integ_spline( zdept(ji,jj,jk-1), zdept(ji,jj,jk),   &
1096               &                           asp  (ji,jj,jk-1), bsp  (ji,jj,jk-1), &
1097               &                           csp  (ji,jj,jk-1), dsp  (ji,jj,jk-1)  )
1098          END DO
1099        END DO
1100      END DO
1101
1102      ! Z coordinate of U(ji,jj,1:jpkm1) and V(ji,jj,1:jpkm1)
1103
1104      ! Prepare zsshu_n and zsshv_n
1105      DO jj = 2, jpjm1
1106        DO ji = 2, jpim1
1107!!gm BUG ?    if it is ssh at u- & v-point then it should be:
1108!          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2t(ji+1,jj) * ssh(ji+1,jj,Kmm)) * &
1109!                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1110!          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2t(ji,jj+1) * ssh(ji,jj+1,Kmm)) * &
1111!                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1112!!gm not this:
1113          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2u(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2u(ji+1, jj) * ssh(ji+1,jj,Kmm)) * &
1114                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1115          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2v(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2v(ji+1, jj) * ssh(ji,jj+1,Kmm)) * &
1116                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1117        END DO
1118      END DO
1119
1120      CALL lbc_lnk_multi ('dynhpg', zsshu_n, 'U', 1., zsshv_n, 'V', 1. )
1121
1122      DO jj = 2, jpjm1
1123        DO ji = 2, jpim1
1124          zu(ji,jj,1) = - ( e3u(ji,jj,1,Kmm) - zsshu_n(ji,jj) * znad) 
1125          zv(ji,jj,1) = - ( e3v(ji,jj,1,Kmm) - zsshv_n(ji,jj) * znad)
1126        END DO
1127      END DO
1128
1129      DO jk = 2, jpkm1
1130        DO jj = 2, jpjm1
1131          DO ji = 2, jpim1
1132            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk-1) - e3u(ji,jj,jk,Kmm)
1133            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk-1) - e3v(ji,jj,jk,Kmm)
1134          END DO
1135        END DO
1136      END DO
1137
1138      DO jk = 1, jpkm1
1139        DO jj = 2, jpjm1
1140          DO ji = 2, jpim1
1141            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3u(ji,jj,jk,Kmm)
1142            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3v(ji,jj,jk,Kmm)
1143          END DO
1144        END DO
1145      END DO
1146
1147      DO jk = 1, jpkm1
1148        DO jj = 2, jpjm1
1149          DO ji = 2, jpim1
1150            zu(ji,jj,jk) = MIN(  zu(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1151            zu(ji,jj,jk) = MAX(  zu(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1152            zv(ji,jj,jk) = MIN(  zv(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1153            zv(ji,jj,jk) = MAX(  zv(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1154          END DO
1155        END DO
1156      END DO
1157
1158
1159      DO jk = 1, jpkm1
1160        DO jj = 2, jpjm1
1161          DO ji = 2, jpim1
1162            zpwes = 0._wp; zpwed = 0._wp
1163            zpnss = 0._wp; zpnsd = 0._wp
1164            zuijk = zu(ji,jj,jk)
1165            zvijk = zv(ji,jj,jk)
1166
1167            !!!!!     for u equation
1168            IF( jk <= mbku(ji,jj) ) THEN
1169               IF( -zdept(ji+1,jj,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1170                 jis = ji + 1; jid = ji
1171               ELSE
1172                 jis = ji;     jid = ji +1
1173               ENDIF
1174
1175               ! integrate the pressure on the shallow side
1176               jk1 = jk
1177               DO WHILE ( -zdept(jis,jj,jk1) > zuijk )
1178                 IF( jk1 == mbku(ji,jj) ) THEN
1179                   zuijk = -zdept(jis,jj,jk1)
1180                   EXIT
1181                 ENDIF
1182                 zdeps = MIN(zdept(jis,jj,jk1+1), -zuijk)
1183                 zpwes = zpwes +                                    &
1184                      integ_spline(zdept(jis,jj,jk1), zdeps,            &
1185                             asp(jis,jj,jk1),    bsp(jis,jj,jk1), &
1186                             csp(jis,jj,jk1),    dsp(jis,jj,jk1))
1187                 jk1 = jk1 + 1
1188               END DO
1189
1190               ! integrate the pressure on the deep side
1191               jk1 = jk
1192               DO WHILE ( -zdept(jid,jj,jk1) < zuijk )
1193                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1194                   zdeps = zdept(jid,jj,1) + MIN(zuijk, ssh(jid,jj,Kmm)*znad)
1195                   zrhdt1 = zrhh(jid,jj,1) - interp3(zdept(jid,jj,1), asp(jid,jj,1), &
1196                                                     bsp(jid,jj,1),   csp(jid,jj,1), &
1197                                                     dsp(jid,jj,1)) * zdeps
1198                   zpwed  = zpwed + 0.5_wp * (zrhh(jid,jj,1) + zrhdt1) * zdeps
1199                   EXIT
1200                 ENDIF
1201                 zdeps = MAX(zdept(jid,jj,jk1-1), -zuijk)
1202                 zpwed = zpwed +                                        &
1203                        integ_spline(zdeps,              zdept(jid,jj,jk1), &
1204                               asp(jid,jj,jk1-1), bsp(jid,jj,jk1-1),  &
1205                               csp(jid,jj,jk1-1), dsp(jid,jj,jk1-1) )
1206                 jk1 = jk1 - 1
1207               END DO
1208
1209               ! update the momentum trends in u direction
1210
1211               zdpdx1 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * ( zhpi(ji+1,jj,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1212               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1213                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * &
1214                    &    ( REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed) + (ssh(ji+1,jj,Kmm)-ssh(ji,jj,Kmm)) )
1215                ELSE
1216                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed)
1217               ENDIF
1218               IF( ln_wd_il ) THEN
1219                  zdpdx1 = zdpdx1 * zcpx(ji,jj) * wdrampu(ji,jj)
1220                  zdpdx2 = zdpdx2 * zcpx(ji,jj) * wdrampu(ji,jj)
1221               ENDIF
1222               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + (zdpdx1 + zdpdx2) * umask(ji,jj,jk) 
1223            ENDIF
1224
1225            !!!!!     for v equation
1226            IF( jk <= mbkv(ji,jj) ) THEN
1227               IF( -zdept(ji,jj+1,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1228                 jjs = jj + 1; jjd = jj
1229               ELSE
1230                 jjs = jj    ; jjd = jj + 1
1231               ENDIF
1232
1233               ! integrate the pressure on the shallow side
1234               jk1 = jk
1235               DO WHILE ( -zdept(ji,jjs,jk1) > zvijk )
1236                 IF( jk1 == mbkv(ji,jj) ) THEN
1237                   zvijk = -zdept(ji,jjs,jk1)
1238                   EXIT
1239                 ENDIF
1240                 zdeps = MIN(zdept(ji,jjs,jk1+1), -zvijk)
1241                 zpnss = zpnss +                                      &
1242                        integ_spline(zdept(ji,jjs,jk1), zdeps,            &
1243                               asp(ji,jjs,jk1),    bsp(ji,jjs,jk1), &
1244                               csp(ji,jjs,jk1),    dsp(ji,jjs,jk1) )
1245                 jk1 = jk1 + 1
1246               END DO
1247
1248               ! integrate the pressure on the deep side
1249               jk1 = jk
1250               DO WHILE ( -zdept(ji,jjd,jk1) < zvijk )
1251                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1252                   zdeps = zdept(ji,jjd,1) + MIN(zvijk, ssh(ji,jjd,Kmm)*znad)
1253                   zrhdt1 = zrhh(ji,jjd,1) - interp3(zdept(ji,jjd,1), asp(ji,jjd,1), &
1254                                                     bsp(ji,jjd,1),   csp(ji,jjd,1), &
1255                                                     dsp(ji,jjd,1) ) * zdeps
1256                   zpnsd  = zpnsd + 0.5_wp * (zrhh(ji,jjd,1) + zrhdt1) * zdeps
1257                   EXIT
1258                 ENDIF
1259                 zdeps = MAX(zdept(ji,jjd,jk1-1), -zvijk)
1260                 zpnsd = zpnsd +                                        &
1261                        integ_spline(zdeps,              zdept(ji,jjd,jk1), &
1262                               asp(ji,jjd,jk1-1), bsp(ji,jjd,jk1-1), &
1263                               csp(ji,jjd,jk1-1), dsp(ji,jjd,jk1-1) )
1264                 jk1 = jk1 - 1
1265               END DO
1266
1267
1268               ! update the momentum trends in v direction
1269
1270               zdpdy1 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * ( zhpi(ji,jj+1,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1271               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1272                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * &
1273                          ( REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd) + (ssh(ji,jj+1,Kmm)-ssh(ji,jj,Kmm)) )
1274               ELSE
1275                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd )
1276               ENDIF
1277               IF( ln_wd_il ) THEN
1278                  zdpdy1 = zdpdy1 * zcpy(ji,jj) * wdrampv(ji,jj) 
1279                  zdpdy2 = zdpdy2 * zcpy(ji,jj) * wdrampv(ji,jj) 
1280               ENDIF
1281
1282               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + (zdpdy1 + zdpdy2) * vmask(ji,jj,jk)
1283            ENDIF
1284               !
1285            END DO
1286         END DO
1287      END DO
1288      !
1289      IF( ln_wd_il )   DEALLOCATE( zcpx, zcpy )
1290      !
1291   END SUBROUTINE hpg_prj
1292
1293
1294   SUBROUTINE cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1295      !!----------------------------------------------------------------------
1296      !!                 ***  ROUTINE cspline  ***
1297      !!
1298      !! ** Purpose :   constrained cubic spline interpolation
1299      !!
1300      !! ** Method  :   f(x) = asp + bsp*x + csp*x^2 + dsp*x^3
1301      !!
1302      !! Reference: CJC Kruger, Constrained Cubic Spline Interpoltation
1303      !!----------------------------------------------------------------------
1304      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   fsp, xsp           ! value and coordinate
1305      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   asp, bsp, csp, dsp ! coefficients of the interpoated function
1306      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   polynomial_type    ! 1: cubic spline   ;   2: Linear
1307      !
1308      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
1309      INTEGER  ::   jpi, jpj, jpkm1
1310      REAL(wp) ::   zdf1, zdf2, zddf1, zddf2, ztmp1, ztmp2, zdxtmp
1311      REAL(wp) ::   zdxtmp1, zdxtmp2, zalpha
1312      REAL(wp) ::   zdf(size(fsp,3))
1313      !!----------------------------------------------------------------------
1314      !
1315!!gm  WHAT !!!!!   THIS IS VERY DANGEROUS !!!!! 
1316      jpi   = size(fsp,1)
1317      jpj   = size(fsp,2)
1318      jpkm1 = MAX( 1, size(fsp,3) - 1 )
1319      !
1320      IF (polynomial_type == 1) THEN     ! Constrained Cubic Spline
1321         DO ji = 1, jpi
1322            DO jj = 1, jpj
1323           !!Fritsch&Butland's method, 1984 (preferred, but more computation)
1324           !    DO jk = 2, jpkm1-1
1325           !       zdxtmp1 = xsp(ji,jj,jk)   - xsp(ji,jj,jk-1)
1326           !       zdxtmp2 = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1327           !       zdf1    = ( fsp(ji,jj,jk)   - fsp(ji,jj,jk-1) ) / zdxtmp1
1328           !       zdf2    = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)   ) / zdxtmp2
1329           !
1330           !       zalpha = ( zdxtmp1 + 2._wp * zdxtmp2 ) / ( zdxtmp1 + zdxtmp2 ) / 3._wp
1331           !
1332           !       IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1333           !           zdf(jk) = 0._wp
1334           !       ELSE
1335           !         zdf(jk) = zdf1 * zdf2 / ( ( 1._wp - zalpha ) * zdf1 + zalpha * zdf2 )
1336           !       ENDIF
1337           !    END DO
1338
1339           !!Simply geometric average
1340               DO jk = 2, jpkm1-1
1341                  zdf1 = (fsp(ji,jj,jk  ) - fsp(ji,jj,jk-1)) / (xsp(ji,jj,jk  ) - xsp(ji,jj,jk-1))
1342                  zdf2 = (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk  )) / (xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk  ))
1343
1344                  IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1345                     zdf(jk) = 0._wp
1346                  ELSE
1347                     zdf(jk) = 2._wp * zdf1 * zdf2 / (zdf1 + zdf2)
1348                  ENDIF
1349               END DO
1350
1351               zdf(1)     = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,2) - fsp(ji,jj,1) ) / &
1352                          &          ( xsp(ji,jj,2) - xsp(ji,jj,1) )           -  0.5_wp * zdf(2)
1353               zdf(jpkm1) = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,jpkm1) - fsp(ji,jj,jpkm1-1) ) / &
1354                          &          ( xsp(ji,jj,jpkm1) - xsp(ji,jj,jpkm1-1) ) - 0.5_wp * zdf(jpkm1 - 1)
1355
1356               DO jk = 1, jpkm1 - 1
1357                 zdxtmp = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1358                 ztmp1  = (zdf(jk+1) + 2._wp * zdf(jk)) / zdxtmp
1359                 ztmp2  =  6._wp * (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / zdxtmp / zdxtmp
1360                 zddf1  = -2._wp * ztmp1 + ztmp2
1361                 ztmp1  = (2._wp * zdf(jk+1) + zdf(jk)) / zdxtmp
1362                 zddf2  =  2._wp * ztmp1 - ztmp2
1363
1364                 dsp(ji,jj,jk) = (zddf2 - zddf1) / 6._wp / zdxtmp
1365                 csp(ji,jj,jk) = ( xsp(ji,jj,jk+1) * zddf1 - xsp(ji,jj,jk)*zddf2 ) / 2._wp / zdxtmp
1366                 bsp(ji,jj,jk) = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk) ) / zdxtmp - &
1367                               & csp(ji,jj,jk) * ( xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk) ) - &
1368                               & dsp(ji,jj,jk) * ((xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk))**2 - &
1369                               &                   xsp(ji,jj,jk+1) * xsp(ji,jj,jk))
1370                 asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk) * (bsp(ji,jj,jk) + &
1371                               &                (xsp(ji,jj,jk) * (csp(ji,jj,jk) + &
1372                               &                 dsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk))))
1373               END DO
1374            END DO
1375         END DO
1376
1377      ELSEIF ( polynomial_type == 2 ) THEN     ! Linear
1378         DO ji = 1, jpi
1379            DO jj = 1, jpj
1380               DO jk = 1, jpkm1-1
1381                  zdxtmp =xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1382                  ztmp1 = fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)
1383
1384                  dsp(ji,jj,jk) = 0._wp
1385                  csp(ji,jj,jk) = 0._wp
1386                  bsp(ji,jj,jk) = ztmp1 / zdxtmp
1387                  asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - bsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk)
1388               END DO
1389            END DO
1390         END DO
1391         !
1392      ELSE
1393         CALL ctl_stop( 'invalid polynomial type in cspline' )
1394      ENDIF
1395      !
1396   END SUBROUTINE cspline
1397
1398
1399   FUNCTION interp1(x, xl, xr, fl, fr)  RESULT(f)
1400      !!----------------------------------------------------------------------
1401      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1402      !!
1403      !! ** Purpose :   1-d linear interpolation
1404      !!
1405      !! ** Method  :   interpolation is straight forward
1406      !!                extrapolation is also permitted (no value limit)
1407      !!----------------------------------------------------------------------
1408      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, xl, xr, fl, fr
1409      REAL(wp)             ::  f ! result of the interpolation (extrapolation)
1410      REAL(wp)             ::  zdeltx
1411      !!----------------------------------------------------------------------
1412      !
1413      zdeltx = xr - xl
1414      IF( abs(zdeltx) <= 10._wp * EPSILON(x) ) THEN
1415         f = 0.5_wp * (fl + fr)
1416      ELSE
1417         f = ( (x - xl ) * fr - ( x - xr ) * fl ) / zdeltx
1418      ENDIF
1419      !
1420   END FUNCTION interp1
1421
1422
1423   FUNCTION interp2( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1424      !!----------------------------------------------------------------------
1425      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1426      !!
1427      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline interpolation
1428      !!
1429      !! ** Method  :  cubic spline interpolation
1430      !!
1431      !!----------------------------------------------------------------------
1432      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1433      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1434      !!----------------------------------------------------------------------
1435      !
1436      f = a + x* ( b + x * ( c + d * x ) )
1437      !
1438   END FUNCTION interp2
1439
1440
1441   FUNCTION interp3( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1442      !!----------------------------------------------------------------------
1443      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1444      !!
1445      !! ** Purpose :   Calculate the first order of derivative of
1446      !!                a cubic spline function y=a+b*x+c*x^2+d*x^3
1447      !!
1448      !! ** Method  :   f=dy/dx=b+2*c*x+3*d*x^2
1449      !!
1450      !!----------------------------------------------------------------------
1451      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1452      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1453      !!----------------------------------------------------------------------
1454      !
1455      f = b + x * ( 2._wp * c + 3._wp * d * x)
1456      !
1457   END FUNCTION interp3
1458
1459
1460   FUNCTION integ_spline( xl, xr, a, b, c, d )  RESULT(f)
1461      !!----------------------------------------------------------------------
1462      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1463      !!
1464      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline integration
1465      !!
1466      !! ** Method  :  integrate polynomial a+bx+cx^2+dx^3 from xl to xr
1467      !!
1468      !!----------------------------------------------------------------------
1469      REAL(wp), INTENT(in) ::  xl, xr, a, b, c, d
1470      REAL(wp)             ::  za1, za2, za3
1471      REAL(wp)             ::  f                   ! integration result
1472      !!----------------------------------------------------------------------
1473      !
1474      za1 = 0.5_wp * b
1475      za2 = c / 3.0_wp
1476      za3 = 0.25_wp * d
1477      !
1478      f  = xr * ( a + xr * ( za1 + xr * ( za2 + za3 * xr ) ) ) - &
1479         & xl * ( a + xl * ( za1 + xl * ( za2 + za3 * xl ) ) )
1480      !
1481   END FUNCTION integ_spline
1482
1483   !!======================================================================
1484END MODULE dynhpg
1485
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.