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 branches/UKMO/dev_r5518_Surge_Modelling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r5518_Surge_Modelling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynhpg.F90 @ 6389

Last change on this file since 6389 was 5954, checked in by rfurner, 9 years ago

added surge code from 2014_Surge_Modelling branch

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 79.6 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? !  2014-09  (H. Liu) add Wetting/Drying pressure filter
19   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) hpg_isf: original code for ice shelf cavity
20   !!----------------------------------------------------------------------
21
22   !!----------------------------------------------------------------------
23   !!   dyn_hpg      : update the momentum trend with the now horizontal
24   !!                  gradient of the hydrostatic pressure
25   !!   dyn_hpg_init : initialisation and control of options
26   !!       hpg_zco  : z-coordinate scheme
27   !!       hpg_zps  : z-coordinate plus partial steps (interpolation)
28   !!       hpg_sco  : s-coordinate (standard jacobian formulation)
29   !!       hpg_isf  : s-coordinate (sco formulation) adapted to ice shelf
30   !!       hpg_djc  : s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
31   !!       hpg_prj  : s-coordinate (Pressure Jacobian with Cubic polynomial)
32   !!----------------------------------------------------------------------
33   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
34   USE sbc_oce         ! surface variable (only for the flag with ice shelf)
35   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
36   USE phycst          ! physical constants
37   USE trd_oce         ! trends: ocean variables
38   USE trddyn          ! trend manager: dynamics
39   !
40   USE in_out_manager  ! I/O manager
41   USE prtctl          ! Print control
42   USE lbclnk          ! lateral boundary condition
43   USE lib_mpp         ! MPP library
44   USE eosbn2          ! compute density
45   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
46   USE timing          ! Timing
47
48   IMPLICIT NONE
49   PRIVATE
50
51   PUBLIC   dyn_hpg        ! routine called by step module
52   PUBLIC   dyn_hpg_init   ! routine called by opa module
53
54   !                                    !!* Namelist namdyn_hpg : hydrostatic pressure gradient
55   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_zco      !: z-coordinate - full steps
56   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_zps      !: z-coordinate - partial steps (interpolation)
57   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_sco      !: s-coordinate (standard jacobian formulation)
58   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_djc      !: s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
59   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_prj      !: s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
60   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_isf      !: s-coordinate similar to sco modify for isf
61   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_dynhpg_imp   !: semi-implicite hpg flag
62
63   INTEGER , PUBLIC ::   nhpg  =  0   ! = 0 to 7, type of pressure gradient scheme used ! (deduced from ln_hpg_... flags) (PUBLIC for TAM)
64
65   !! * Substitutions
66#  include "domzgr_substitute.h90"
67#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
68   !!----------------------------------------------------------------------
69   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
70   !! $Id$
71   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
72   !!----------------------------------------------------------------------
73CONTAINS
74
75   SUBROUTINE dyn_hpg( kt )
76      !!---------------------------------------------------------------------
77      !!                  ***  ROUTINE dyn_hpg  ***
78      !!
79      !! ** Method  :   Call the hydrostatic pressure gradient routine
80      !!              using the scheme defined in the namelist
81      !!
82      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
83      !!             - send trends to trd_dyn for futher diagnostics (l_trddyn=T)
84      !!----------------------------------------------------------------------
85      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
86      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  ztrdu, ztrdv
87      !!----------------------------------------------------------------------
88      !
89      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('dyn_hpg')
90      !
91      IF( l_trddyn ) THEN                    ! Temporary saving of ua and va trends (l_trddyn)
92         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, ztrdu, ztrdv )
93         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:)
94         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:)
95      ENDIF
96      !
97      SELECT CASE ( nhpg )      ! Hydrostatic pressure gradient computation
98      CASE (  0 )   ;   CALL hpg_zco    ( kt )      ! z-coordinate
99      CASE (  1 )   ;   CALL hpg_zps    ( kt )      ! z-coordinate plus partial steps (interpolation)
100      CASE (  2 )   ;   CALL hpg_sco    ( kt )      ! s-coordinate (standard jacobian formulation)
101      CASE (  3 )   ;   CALL hpg_djc    ( kt )      ! s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
102      CASE (  4 )   ;   CALL hpg_prj    ( kt )      ! s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
103      CASE (  5 )   ;   CALL hpg_isf    ( kt )      ! s-coordinate similar to sco modify for ice shelf
104      END SELECT
105      !
106      IF( l_trddyn ) THEN      ! save the hydrostatic pressure gradient trends for momentum trend diagnostics
107         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
108         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
109         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_hpg, kt )
110         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, ztrdu, ztrdv )
111      ENDIF
112      !
113      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' hpg  - Ua: ', mask1=umask,   &
114         &                       tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
115      !
116      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('dyn_hpg')
117      !
118   END SUBROUTINE dyn_hpg
119
120
121   SUBROUTINE dyn_hpg_init
122      !!----------------------------------------------------------------------
123      !!                 ***  ROUTINE dyn_hpg_init  ***
124      !!
125      !! ** Purpose :   initializations for the hydrostatic pressure gradient
126      !!              computation and consistency control
127      !!
128      !! ** Action  :   Read the namelist namdyn_hpg and check the consistency
129      !!      with the type of vertical coordinate used (zco, zps, sco)
130      !!----------------------------------------------------------------------
131      INTEGER ::   ioptio = 0      ! temporary integer
132      INTEGER ::   ios             ! Local integer output status for namelist read
133      !!
134      NAMELIST/namdyn_hpg/ ln_hpg_zco, ln_hpg_zps, ln_hpg_sco,     &
135         &                 ln_hpg_djc, ln_hpg_prj, ln_hpg_isf, ln_dynhpg_imp
136      !!----------------------------------------------------------------------
137      !
138      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namdyn_hpg in reference namelist : Hydrostatic pressure gradient
139      READ  ( numnam_ref, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 901)
140901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in reference namelist', lwp )
141
142      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namdyn_hpg in configuration namelist : Hydrostatic pressure gradient
143      READ  ( numnam_cfg, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
144902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in configuration namelist', lwp )
145      IF(lwm) WRITE ( numond, namdyn_hpg )
146      !
147      IF(lwp) THEN                   ! Control print
148         WRITE(numout,*)
149         WRITE(numout,*) 'dyn_hpg_init : hydrostatic pressure gradient initialisation'
150         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
151         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_hpg : choice of hpg scheme'
152         WRITE(numout,*) '      z-coord. - full steps                             ln_hpg_zco    = ', ln_hpg_zco
153         WRITE(numout,*) '      z-coord. - partial steps (interpolation)          ln_hpg_zps    = ', ln_hpg_zps
154         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation)          ln_hpg_sco    = ', ln_hpg_sco
155         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation) for isf  ln_hpg_isf    = ', ln_hpg_isf
156         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)     ln_hpg_djc    = ', ln_hpg_djc
157         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)    ln_hpg_prj    = ', ln_hpg_prj
158         WRITE(numout,*) '      time stepping: centered (F) or semi-implicit (T)  ln_dynhpg_imp = ', ln_dynhpg_imp
159      ENDIF
160      !
161      IF( ln_hpg_djc )   &
162         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : Density Jacobian: Cubic polynominal method &
163                           & currently disabled (bugs under investigation). Please select &
164                           & either  ln_hpg_sco or  ln_hpg_prj instead')
165      !
166      IF( lk_vvl .AND. .NOT. (ln_hpg_sco.OR.ln_hpg_prj.OR.ln_hpg_isf) )   &
167         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : variable volume key_vvl requires:&
168                           & the standard jacobian formulation hpg_sco or &
169                           & the pressure jacobian formulation hpg_prj')
170
171      IF(       ln_hpg_isf .AND. .NOT. ln_isfcav )   &
172         &   CALL ctl_stop( ' hpg_isf not available if ln_isfcav = false ' )
173      IF( .NOT. ln_hpg_isf .AND.       ln_isfcav )   &
174         &   CALL ctl_stop( 'Only hpg_isf has been corrected to work with ice shelf cavity.' )
175      !
176      !                               ! Set nhpg from ln_hpg_... flags
177      IF( ln_hpg_zco )   nhpg = 0
178      IF( ln_hpg_zps )   nhpg = 1
179      IF( ln_hpg_sco )   nhpg = 2
180      IF( ln_hpg_djc )   nhpg = 3
181      IF( ln_hpg_prj )   nhpg = 4
182      IF( ln_hpg_isf )   nhpg = 5
183      !
184      !                               ! Consistency check
185      ioptio = 0
186      IF( ln_hpg_zco )   ioptio = ioptio + 1
187      IF( ln_hpg_zps )   ioptio = ioptio + 1
188      IF( ln_hpg_sco )   ioptio = ioptio + 1
189      IF( ln_hpg_djc )   ioptio = ioptio + 1
190      IF( ln_hpg_prj )   ioptio = ioptio + 1
191      IF( ln_hpg_isf )   ioptio = ioptio + 1
192      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'NO or several hydrostatic pressure gradient options used' )
193      !
194      ! initialisation of ice load
195      riceload(:,:)=0.0
196      !
197   END SUBROUTINE dyn_hpg_init
198
199
200   SUBROUTINE hpg_zco( kt )
201      !!---------------------------------------------------------------------
202      !!                  ***  ROUTINE hpg_zco  ***
203      !!
204      !! ** Method  :   z-coordinate case, levels are horizontal surfaces.
205      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
206      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
207      !!      density gradient along the model level from the suface to that
208      !!      level:    zhpi = grav .....
209      !!                zhpj = grav .....
210      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
211      !!            ua = ua - 1/e1u * zhpi
212      !!            va = va - 1/e2v * zhpj
213      !!
214      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
215      !!----------------------------------------------------------------------
216      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
217      !!
218      INTEGER  ::   ji, jj, jk       ! dummy loop indices
219      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1   ! temporary scalars
220      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
221      !!----------------------------------------------------------------------
222      !
223      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
224      !
225      IF( kt == nit000 ) THEN
226         IF(lwp) WRITE(numout,*)
227         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zco : hydrostatic pressure gradient trend'
228         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate case '
229      ENDIF
230
231      zcoef0 = - grav * 0.5_wp      ! Local constant initialization
232
233      ! Surface value
234      DO jj = 2, jpjm1
235         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
236            zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,1)
237            ! hydrostatic pressure gradient
238            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
239            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
240            ! add to the general momentum trend
241            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
242            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
243         END DO
244      END DO
245
246      !
247      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
248      DO jk = 2, jpkm1
249         DO jj = 2, jpjm1
250            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
251               zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,jk)
252               ! hydrostatic pressure gradient
253               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
254                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk)+rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
255                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk)+rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) / e1u(ji,jj)
256
257               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
258                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk)+rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
259                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk)+rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) / e2v(ji,jj)
260               ! add to the general momentum trend
261               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
262               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
263            END DO
264         END DO
265      END DO
266      !
267      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
268      !
269   END SUBROUTINE hpg_zco
270
271
272   SUBROUTINE hpg_zps( kt )
273      !!---------------------------------------------------------------------
274      !!                 ***  ROUTINE hpg_zps  ***
275      !!
276      !! ** Method  :   z-coordinate plus partial steps case.  blahblah...
277      !!
278      !! ** Action  : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
279      !!----------------------------------------------------------------------
280      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
281      !!
282      INTEGER  ::   ji, jj, jk                       ! dummy loop indices
283      INTEGER  ::   iku, ikv                         ! temporary integers
284      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1, zcoef2, zcoef3   ! temporary scalars
285      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
286      !!----------------------------------------------------------------------
287      !
288      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
289      !
290      IF( kt == nit000 ) THEN
291         IF(lwp) WRITE(numout,*)
292         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zps : hydrostatic pressure gradient trend'
293         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate with partial steps - vector optimization'
294      ENDIF
295
296
297      ! Local constant initialization
298      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
299
300      !  Surface value (also valid in partial step case)
301      DO jj = 2, jpjm1
302         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
303            zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,1)
304            ! hydrostatic pressure gradient
305            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj  ,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
306            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji  ,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
307            ! add to the general momentum trend
308            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
309            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
310         END DO
311      END DO
312
313
314      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
315      DO jk = 2, jpkm1
316         DO jj = 2, jpjm1
317            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
318               zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,jk)
319               ! hydrostatic pressure gradient
320               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
321                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
322                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) / e1u(ji,jj)
323
324               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
325                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
326                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) / e2v(ji,jj)
327               ! add to the general momentum trend
328               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
329               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
330            END DO
331         END DO
332      END DO
333
334
335      ! partial steps correction at the last level  (use gru & grv computed in zpshde.F90)
336      DO jj = 2, jpjm1
337         DO ji = 2, jpim1
338            iku = mbku(ji,jj)
339            ikv = mbkv(ji,jj)
340            zcoef2 = zcoef0 * MIN( fse3w(ji,jj,iku), fse3w(ji+1,jj  ,iku) )
341            zcoef3 = zcoef0 * MIN( fse3w(ji,jj,ikv), fse3w(ji  ,jj+1,ikv) )
342            IF( iku > 1 ) THEN            ! on i-direction (level 2 or more)
343               ua  (ji,jj,iku) = ua(ji,jj,iku) - zhpi(ji,jj,iku)         ! subtract old value
344               zhpi(ji,jj,iku) = zhpi(ji,jj,iku-1)                   &   ! compute the new one
345                  &            + zcoef2 * ( rhd(ji+1,jj,iku-1) - rhd(ji,jj,iku-1) + gru(ji,jj) ) / e1u(ji,jj)
346               ua  (ji,jj,iku) = ua(ji,jj,iku) + zhpi(ji,jj,iku)         ! add the new one to the general momentum trend
347            ENDIF
348            IF( ikv > 1 ) THEN            ! on j-direction (level 2 or more)
349               va  (ji,jj,ikv) = va(ji,jj,ikv) - zhpj(ji,jj,ikv)         ! subtract old value
350               zhpj(ji,jj,ikv) = zhpj(ji,jj,ikv-1)                   &   ! compute the new one
351                  &            + zcoef3 * ( rhd(ji,jj+1,ikv-1) - rhd(ji,jj,ikv-1) + grv(ji,jj) ) / e2v(ji,jj)
352               va  (ji,jj,ikv) = va(ji,jj,ikv) + zhpj(ji,jj,ikv)         ! add the new one to the general momentum trend
353            ENDIF
354         END DO
355      END DO
356      !
357      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
358      !
359   END SUBROUTINE hpg_zps
360
361   SUBROUTINE hpg_sco( kt )
362      !!---------------------------------------------------------------------
363      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
364      !!
365      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
366      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
367      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
368      !!      density gradient along the model level from the suface to that
369      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
370      !!      to the horizontal pressure gradient :
371      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
372      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
373      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
374      !!         ua = ua - 1/e1u * zhpi
375      !!         va = va - 1/e2v * zhpj
376      !!
377      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
378      !!----------------------------------------------------------------------
379      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
380      !!
381      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
382      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad, ztmp   ! temporary scalars
383      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2           ! local logical variables
384      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
385      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::  zcpx, zcpy    !W/D pressure filter
386      !!----------------------------------------------------------------------
387      !
388      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
389      IF(ln_wd) CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
390      !
391      IF( kt == nit000 ) THEN
392         IF(lwp) WRITE(numout,*)
393         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_sco : hydrostatic pressure gradient trend'
394         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
395      ENDIF
396
397      ! Local constant initialization
398      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
399      ! To use density and not density anomaly
400      IF ( lk_vvl ) THEN   ;     znad = 1._wp          ! Variable volume
401      ELSE                 ;     znad = 0._wp         ! Fixed volume
402      ENDIF
403
404      IF(ln_wd) THEN
405        DO jj = 2, jpjm1
406           DO ji = 2, jpim1
407             IF ( tmask(ji+1,jj,1) == 0._wp) THEN
408                zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
409             ELSE
410                ll_tmp1 = MIN(sshn(ji,jj), sshn(ji+1,jj)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji+1,jj))
411                ll_tmp2 = MAX(sshn(ji,jj), sshn(ji+1,jj)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji+1,jj)) +&
412                                                          & rn_wdmin1 + rn_wdmin2
413   
414                IF(ll_tmp1) THEN
415                  zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
416                ELSE IF(ll_tmp2) THEN
417                   ! no worries about sshn(ji+1,jj)-sshn(ji,jj) = 0, it won't happen ! here
418                   zcpx(ji,jj) = ABS((sshn(ji+1,jj) + bathy(ji+1,jj) - sshn(ji,jj) - bathy(ji,jj)) /&
419                               &     (sshn(ji+1,jj) - sshn(ji,jj)))
420                ELSE
421                  zcpx(ji,jj) = 0._wp
422                END IF
423             ENDIF
424       
425             IF ( tmask(ji,jj+1,1) == 0._wp) THEN
426                zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
427             ELSE
428                ll_tmp1 = MIN(sshn(ji,jj), sshn(ji,jj+1)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji,jj+1))
429                ll_tmp2 = MAX(sshn(ji,jj), sshn(ji,jj+1)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji,jj+1)) +&
430                                                       & rn_wdmin1 + rn_wdmin2
431
432                IF(ll_tmp1) THEN
433                  zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
434                ELSE IF(ll_tmp2) THEN
435                  ! no worries about sshn(ji,jj+1)-sshn(ji,jj) = 0, it won't happen ! here
436                  zcpy(ji,jj) = ABS((sshn(ji,jj+1) + bathy(ji,jj+1) - sshn(ji,jj) - bathy(ji,jj)) /&
437                              &     (sshn(ji,jj+1) - sshn(ji,jj)))
438                ELSE
439                  zcpy(ji,jj) = 0._wp
440                END IF
441             ENDIF
442           END DO
443        END DO
444        CALL lbc_lnk( zcpx, 'U', 1._wp )    ;   CALL lbc_lnk( zcpy, 'V', 1._wp )
445      ENDIF
446
447#if defined key_surge
448      ! Surface value
449      DO jj = 2, jpjm1
450         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
451            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
452            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( fse3w(ji+1,jj  ,1) * ( znad )   &
453               &                                  - fse3w(ji  ,jj  ,1) * ( znad ) )
454            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( fse3w(ji  ,jj+1,1) * ( znad )   &
455               &                                  - fse3w(ji  ,jj  ,1) * ( znad ) )
456            ! s-coordinate pressure gradient correction
457            zuap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
458               &           * ( fsde3w(ji+1,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
459            zvap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
460               &           * ( fsde3w(ji,jj+1,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
461
462            IF(ln_wd) THEN
463              zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
464              zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj)
465              zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
466              zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
467            ENDIF
468
469            ! add to the general momentum trend
470            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + ( zhpi(ji,jj,1) + zuap ) * umask(ji,jj,1)
471            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + ( zhpj(ji,jj,1) + zvap ) * vmask(ji,jj,1)
472         END DO
473      END DO
474
475      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
476      DO jk = 2, jpkm1
477         DO jj = 2, jpjm1
478            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
479               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
480               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)   &
481                  &           * (  fse3w(ji+1,jj,jk) * ( 2*znad )   &
482                  &              - fse3w(ji  ,jj,jk) * ( 2*znad )  )
483               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
484                  &           * (  fse3w(ji,jj+1,jk) * ( 2*znad )   &
485                  &              - fse3w(ji,jj  ,jk) * ( 2*znad )  )
486               ! s-coordinate pressure gradient correction
487               zuap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
488                  &           * ( fsde3w(ji+1,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
489               zvap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
490                  &           * ( fsde3w(ji  ,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
491
492               IF(ln_wd) THEN
493                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
494                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj)
495                 zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
496                 zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
497               ENDIF
498
499               ! add to the general momentum trend
500               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + ( zhpi(ji,jj,jk) + zuap ) * umask(ji,jj,jk)
501               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + ( zhpj(ji,jj,jk) + zvap ) * vmask(ji,jj,jk)
502            END DO
503         END DO
504      END DO
505      !
506#else
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 / e1u(ji,jj) * ( fse3w(ji+1,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji+1,jj  ,1) )   &
512               &                                  - fse3w(ji  ,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) ) )
513            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( fse3w(ji  ,jj+1,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj+1,1) )   &
514               &                                  - fse3w(ji  ,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) ) )
515            ! s-coordinate pressure gradient correction
516            zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,1) + rhd   (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
517               &           * ( fsde3w(ji+1,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
518            zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,1) + rhd   (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
519               &           * ( fsde3w(ji,jj+1,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
520
521            IF(ln_wd) 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            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
530            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + 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 / e1u(ji,jj)   &
540                  &           * (  fse3w(ji+1,jj,jk) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad )   &
541                  &              - fse3w(ji  ,jj,jk) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad )  )
542               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
543                  &           * (  fse3w(ji,jj+1,jk) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad )   &
544                  &              - fse3w(ji,jj  ,jk) * ( 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                  &           * ( fsde3w(ji+1,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
548               zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
549                  &           * ( fsde3w(ji  ,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
550
551               IF(ln_wd) 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               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
560               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
561            END DO
562         END DO
563      END DO
564#endif
565      !
566
567      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
568      IF(ln_wd) CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
569      !
570   END SUBROUTINE hpg_sco
571
572   SUBROUTINE hpg_isf( kt )
573      !!---------------------------------------------------------------------
574      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
575      !!
576      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
577      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
578      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
579      !!      density gradient along the model level from the suface to that
580      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
581      !!      to the horizontal pressure gradient :
582      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
583      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
584      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
585      !!         ua = ua - 1/e1u * zhpi
586      !!         va = va - 1/e2v * zhpj
587      !!      iceload is added and partial cell case are added to the top and bottom
588      !!     
589      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
590      !!----------------------------------------------------------------------
591      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
592      !!
593      INTEGER  ::   ji, jj, jk, iku, ikv, ikt, iktp1i, iktp1j                 ! dummy loop indices
594      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad, ze3wu, ze3wv, zuapint, zvapint, zhpjint, zhpiint, zdzwt, zdzwtjp1, zdzwtip1             ! temporary scalars
595      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::  zhpi, zhpj, zrhd
596      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::  ztstop
597      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)     ::  ze3w, zp, zrhdtop_isf, zrhdtop_oce, ziceload, zdept, zpshpi, zpshpj
598      !!----------------------------------------------------------------------
599      !
600      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, 2, ztstop) 
601      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj, zrhd)
602      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, ze3w, zp, zrhdtop_isf, zrhdtop_oce, ziceload, zdept, zpshpi, zpshpj) 
603      !
604     IF( kt == nit000 ) THEN
605         IF(lwp) WRITE(numout,*)
606         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_isf : hydrostatic pressure gradient trend for ice shelf'
607         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
608      ENDIF
609
610      ! Local constant initialization
611      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
612      ! To use density and not density anomaly
613!      IF ( lk_vvl ) THEN   ;     znad = 1._wp          ! Variable volume
614!      ELSE                 ;     znad = 0._wp         ! Fixed volume
615!      ENDIF
616      znad=1._wp
617      ! iniitialised to 0. zhpi zhpi
618      zhpi(:,:,:)=0._wp ; zhpj(:,:,:)=0._wp
619
620!==================================================================================     
621!=====Compute iceload and contribution of the half first wet layer =================
622!===================================================================================
623
624      ! assume water displaced by the ice shelf is at T=-1.9 and S=34.4 (rude)
625      ztstop(:,:,1)=-1.9_wp ; ztstop(:,:,2)=34.4_wp
626
627      ! compute density of the water displaced by the ice shelf
628      zrhd = rhd ! save rhd
629      DO jk = 1, jpk
630           zdept(:,:)=gdept_1d(jk)
631           CALL eos(ztstop(:,:,:),zdept(:,:),rhd(:,:,jk))
632      END DO
633      WHERE ( tmask(:,:,:) == 1._wp)
634        rhd(:,:,:) = zrhd(:,:,:) ! replace wet cell by the saved rhd
635      END WHERE
636     
637      ! compute rhd at the ice/oce interface (ice shelf side)
638      CALL eos(ztstop,risfdep,zrhdtop_isf)
639
640      ! compute rhd at the ice/oce interface (ocean side)
641      DO ji=1,jpi
642        DO jj=1,jpj
643          ikt=mikt(ji,jj)
644          ztstop(ji,jj,1)=tsn(ji,jj,ikt,1)
645          ztstop(ji,jj,2)=tsn(ji,jj,ikt,2)
646        END DO
647      END DO
648      CALL eos(ztstop,risfdep,zrhdtop_oce)
649      !
650      ! Surface value + ice shelf gradient
651      ! compute pressure due to ice shelf load (used to compute hpgi/j for all the level from 1 to miku/v)
652      ziceload = 0._wp
653      DO jj = 1, jpj
654         DO ji = 1, jpi   ! vector opt.
655            ikt=mikt(ji,jj)
656            ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (znad + rhd(ji,jj,1) ) * fse3w(ji,jj,1) * (1._wp - tmask(ji,jj,1))
657            DO jk=2,ikt-1
658               ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + rhd(ji,jj,jk-1) + rhd(ji,jj,jk)) * fse3w(ji,jj,jk) &
659                  &                              * (1._wp - tmask(ji,jj,jk))
660            END DO
661            IF (ikt .GE. 2) ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhdtop_isf(ji,jj) + rhd(ji,jj,ikt-1)) &
662                               &                              * ( risfdep(ji,jj) - gdept_1d(ikt-1) )
663         END DO
664      END DO
665      riceload(:,:) = 0.0_wp ; riceload(:,:)=ziceload(:,:)  ! need to be saved for diaar5
666      ! compute zp from z=0 to first T wet point (correction due to zps not yet applied)
667      DO jj = 2, jpjm1
668         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
669            ikt=mikt(ji,jj) ; iktp1i=mikt(ji+1,jj); iktp1j=mikt(ji,jj+1)
670            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces and ice shelf pressure
671            ! we assume ISF is in isostatic equilibrium
672            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( 0.5_wp * fse3w(ji+1,jj  ,iktp1i)                                    &
673               &                                  * ( 2._wp * znad + rhd(ji+1,jj  ,iktp1i) + zrhdtop_oce(ji+1,jj  ) )   &
674               &                                  - 0.5_wp * fse3w(ji  ,jj  ,ikt   )                                    &
675               &                                  * ( 2._wp * znad + rhd(ji  ,jj  ,ikt   ) + zrhdtop_oce(ji  ,jj  ) )   &
676               &                                  + ( ziceload(ji+1,jj) - ziceload(ji,jj))                              ) 
677            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( 0.5_wp * fse3w(ji  ,jj+1,iktp1j)                                    &
678               &                                  * ( 2._wp * znad + rhd(ji  ,jj+1,iktp1j) + zrhdtop_oce(ji  ,jj+1) )   &
679               &                                  - 0.5_wp * fse3w(ji  ,jj  ,ikt   )                                    & 
680               &                                  * ( 2._wp * znad + rhd(ji  ,jj  ,ikt   ) + zrhdtop_oce(ji  ,jj  ) )   &
681               &                                  + ( ziceload(ji,jj+1) - ziceload(ji,jj) )                             ) 
682            ! s-coordinate pressure gradient correction (=0 if z coordinate)
683            zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,1) + rhd   (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
684               &           * ( fsde3w(ji+1,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
685            zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,1) + rhd   (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
686               &           * ( fsde3w(ji,jj+1,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
687            ! add to the general momentum trend
688            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + (zhpi(ji,jj,1) + zuap) * umask(ji,jj,1)
689            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + (zhpj(ji,jj,1) + zvap) * vmask(ji,jj,1)
690         END DO
691      END DO
692!==================================================================================     
693!===== Compute partial cell contribution for the top cell =========================
694!==================================================================================
695      DO jj = 2, jpjm1
696         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
697            iku = miku(ji,jj) ; 
698            zpshpi(ji,jj)=0.0_wp ; zpshpj(ji,jj)=0.0_wp
699            ze3wu  = (gdepw_0(ji+1,jj,iku+1) - gdept_0(ji+1,jj,iku)) - (gdepw_0(ji,jj,iku+1) - gdept_0(ji,jj,iku))
700            ! u direction
701            IF ( iku .GT. 1 ) THEN
702               ! case iku
703               zhpi(ji,jj,iku)   =  zcoef0 / e1u(ji,jj) * ze3wu                                            &
704                      &                                 * ( rhd    (ji+1,jj,iku) + rhd   (ji,jj,iku)       &
705                      &                                   + SIGN(1._wp,ze3wu) * grui(ji,jj) + 2._wp * znad )
706               ! corrective term ( = 0 if z coordinate )
707               zuap              = -zcoef0 * ( arui(ji,jj) + 2._wp * znad ) * gzui(ji,jj) / e1u(ji,jj)
708               ! zhpi will be added in interior loop
709               ua(ji,jj,iku)     = ua(ji,jj,iku) + zuap
710               ! in case of 2 cell water column, need to save the pressure gradient to compute the bottom pressure 
711               IF (mbku(ji,jj) == iku + 1) zpshpi(ji,jj)  = zhpi(ji,jj,iku)
712
713               ! case iku + 1 (remove the zphi term added in the interior loop and compute the one corrected for zps)
714               zhpiint        =  zcoef0 / e1u(ji,jj)                                                               &   
715                  &           * (  fse3w(ji+1,jj  ,iku+1) * ( (rhd(ji+1,jj,iku+1) + znad)                          &
716                  &                                         + (rhd(ji+1,jj,iku  ) + znad) ) * tmask(ji+1,jj,iku)   &
717                  &              - fse3w(ji  ,jj  ,iku+1) * ( (rhd(ji  ,jj,iku+1) + znad)                          &
718                  &                                         + (rhd(ji  ,jj,iku  ) + znad) ) * tmask(ji  ,jj,iku)   )
719               zhpi(ji,jj,iku+1) =  zcoef0 / e1u(ji,jj) * ge3rui(ji,jj) - zhpiint 
720            END IF
721               
722            ! v direction
723            ikv = mikv(ji,jj)
724            ze3wv  = (gdepw_0(ji,jj+1,ikv+1) - gdept_0(ji,jj+1,ikv)) - (gdepw_0(ji,jj,ikv+1) - gdept_0(ji,jj,ikv))
725            IF ( ikv .GT. 1 ) THEN
726               ! case ikv
727               zhpj(ji,jj,ikv)   =  zcoef0 / e2v(ji,jj) * ze3wv                                            &
728                     &                                  * ( rhd(ji,jj+1,ikv) + rhd   (ji,jj,ikv)           &
729                     &                                    + SIGN(1._wp,ze3wv) * grvi(ji,jj) + 2._wp * znad )
730               ! corrective term ( = 0 if z coordinate )
731               zvap              = -zcoef0 * ( arvi(ji,jj) + 2._wp * znad ) * gzvi(ji,jj) / e2v(ji,jj)
732               ! zhpi will be added in interior loop
733               va(ji,jj,ikv)      = va(ji,jj,ikv) + zvap
734               ! in case of 2 cell water column, need to save the pressure gradient to compute the bottom pressure 
735               IF (mbkv(ji,jj) == ikv + 1)  zpshpj(ji,jj)  =  zhpj(ji,jj,ikv) 
736               
737               ! case ikv + 1 (remove the zphj term added in the interior loop and compute the one corrected for zps)
738               zhpjint        =  zcoef0 / e2v(ji,jj)                                                              &
739                  &           * (  fse3w(ji  ,jj+1,ikv+1) * ( (rhd(ji,jj+1,ikv+1) + znad)                         &
740                  &                                       + (rhd(ji,jj+1,ikv  ) + znad) ) * tmask(ji,jj+1,ikv)    &
741                  &              - fse3w(ji  ,jj  ,ikv+1) * ( (rhd(ji,jj  ,ikv+1) + znad)                         &
742                  &                                       + (rhd(ji,jj  ,ikv  ) + znad) ) * tmask(ji,jj  ,ikv)  )
743               zhpj(ji,jj,ikv+1) =  zcoef0 / e2v(ji,jj) * ge3rvi(ji,jj) - zhpjint
744            END IF
745         END DO
746      END DO
747
748!==================================================================================     
749!===== Compute interior value =====================================================
750!==================================================================================
751
752      DO jj = 2, jpjm1
753         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
754            iku=miku(ji,jj); ikv=mikv(ji,jj)
755            DO jk = 2, jpkm1
756               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
757               ! zhpi is masked for the first wet cell  (contribution already done in the upper bloc)
758               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk-1)                                                              &
759                  &                            + zcoef0 / e1u(ji,jj)                                                           &
760                  &                                     * ( fse3w(ji+1,jj  ,jk) * ( (rhd(ji+1,jj,jk  ) + znad)                 &
761                  &                                                     + (rhd(ji+1,jj,jk-1) + znad) ) * tmask(ji+1,jj,jk-1)   &
762                  &                                       - fse3w(ji  ,jj  ,jk) * ( (rhd(ji  ,jj,jk  ) + znad)                 &
763                  &                                                     + (rhd(ji  ,jj,jk-1) + znad) ) * tmask(ji  ,jj,jk-1)   ) 
764               ! s-coordinate pressure gradient correction
765               ! corrective term, we mask this term for the first wet level beneath the ice shelf (contribution done in the upper bloc)
766               zuap = - zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )                    &
767                  &            * ( fsde3w(ji+1,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj) * umask(ji,jj,jk-1)
768               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + ( zhpi(ji,jj,jk) + zuap) * umask(ji,jj,jk)
769
770               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
771               ! zhpi is masked for the first wet cell  (contribution already done in the upper bloc)
772               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk-1)                                                              &
773                  &                            + zcoef0 / e2v(ji,jj)                                                           &
774                  &                                     * ( fse3w(ji  ,jj+1,jk) * ( (rhd(ji,jj+1,jk  ) + znad)                 &
775                  &                                                     + (rhd(ji,jj+1,jk-1) + znad) ) * tmask(ji,jj+1,jk-1)   &
776                  &                                       - fse3w(ji  ,jj  ,jk) * ( (rhd(ji,jj  ,jk  ) + znad)                 &
777                  &                                                     + (rhd(ji,jj  ,jk-1) + znad) ) * tmask(ji,jj  ,jk-1)   )
778               ! s-coordinate pressure gradient correction
779               ! corrective term, we mask this term for the first wet level beneath the ice shelf (contribution done in the upper bloc)
780               zvap = - zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )                     &
781                  &            * ( fsde3w(ji  ,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,jk-1)
782               ! add to the general momentum trend
783               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + ( zhpj(ji,jj,jk) + zvap ) * vmask(ji,jj,jk)
784            END DO
785         END DO
786      END DO
787
788!==================================================================================     
789!===== Compute bottom cell contribution (partial cell) ============================
790!==================================================================================
791
792      DO jj = 2, jpjm1
793         DO ji = 2, jpim1
794            iku = mbku(ji,jj)
795            ikv = mbkv(ji,jj)
796
797            IF (iku .GT. 1) THEN
798               ! remove old value (interior case)
799               zuap            = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,iku) + rhd   (ji,jj,iku) + 2._wp * znad )   &
800                     &                   * ( fsde3w(ji+1,jj  ,iku) - fsde3w(ji,jj,iku) ) / e1u(ji,jj)
801               ua(ji,jj,iku)   = ua(ji,jj,iku) - zhpi(ji,jj,iku) - zuap
802               ! put new value
803               ! -zpshpi to avoid double contribution of the partial step in the top layer
804               zuap            = -zcoef0 * ( aru(ji,jj) + 2._wp * znad ) * gzu(ji,jj)  / e1u(ji,jj)
805               zhpi(ji,jj,iku) =  zhpi(ji,jj,iku-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj) * ge3ru(ji,jj) - zpshpi(ji,jj) 
806               ua(ji,jj,iku)   =  ua(ji,jj,iku) + zhpi(ji,jj,iku) + zuap
807            END IF
808            ! v direction
809            IF (ikv .GT. 1) THEN
810               ! remove old value (interior case)
811               zvap            = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,ikv) + rhd   (ji,jj,ikv) + 2._wp * znad )   &
812                     &                   * ( fsde3w(ji  ,jj+1,ikv) - fsde3w(ji,jj,ikv) )   / e2v(ji,jj)
813               va(ji,jj,ikv)   = va(ji,jj,ikv) - zhpj(ji,jj,ikv) - zvap
814               ! put new value
815               ! -zpshpj to avoid double contribution of the partial step in the top layer
816               zvap            = -zcoef0 * ( arv(ji,jj) + 2._wp * znad ) * gzv(ji,jj)     / e2v(ji,jj)
817               zhpj(ji,jj,ikv) =  zhpj(ji,jj,ikv-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj) * ge3rv(ji,jj) - zpshpj(ji,jj)   
818               va(ji,jj,ikv)   =  va(ji,jj,ikv) + zhpj(ji,jj,ikv) + zvap
819            END IF
820         END DO
821      END DO
822     
823      ! set back to original density value into the ice shelf cell (maybe useless because it is masked)
824      rhd = zrhd
825      !
826      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,2, ztstop)
827      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj, zrhd)
828      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, ze3w, zp, zrhdtop_isf, zrhdtop_oce, ziceload, zdept, zpshpi, zpshpj)
829      !
830   END SUBROUTINE hpg_isf
831
832
833   SUBROUTINE hpg_djc( kt )
834      !!---------------------------------------------------------------------
835      !!                  ***  ROUTINE hpg_djc  ***
836      !!
837      !! ** Method  :   Density Jacobian with Cubic polynomial scheme
838      !!
839      !! Reference: Shchepetkin and McWilliams, J. Geophys. Res., 108(C3), 3090, 2003
840      !!----------------------------------------------------------------------
841      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
842      !!
843      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
844      REAL(wp) ::   zcoef0, zep, cffw   ! temporary scalars
845      REAL(wp) ::   z1_10, cffu, cffx   !    "         "
846      REAL(wp) ::   z1_12, cffv, cffy   !    "         "
847      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2    ! local logical variables
848      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
849      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  dzx, dzy, dzz, dzu, dzv, dzw
850      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow
851      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  rho_i, rho_j, rho_k
852      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::  zcpx, zcpy    !W/D pressure filter
853      !!----------------------------------------------------------------------
854      !
855      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, dzx  , dzy  , dzz  , dzu  , dzv  , dzw   )
856      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow )
857      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, rho_i, rho_j, rho_k,  zhpi,  zhpj        )
858      IF(ln_wd) CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
859      !
860
861      IF( kt == nit000 ) THEN
862         IF(lwp) WRITE(numout,*)
863         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_djc : hydrostatic pressure gradient trend'
864         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, density Jacobian with cubic polynomial scheme'
865      ENDIF
866
867      IF(ln_wd) THEN
868        DO jj = 2, jpjm1
869           DO ji = 2, jpim1
870             ll_tmp1 = MIN(sshn(ji,jj), sshn(ji+1,jj)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji+1,jj))
871             ll_tmp2 = MAX(sshn(ji,jj), sshn(ji+1,jj)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji+1,jj)) +&
872                                                       & rn_wdmin1 + rn_wdmin2
873
874             IF(ll_tmp1) THEN
875               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
876             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
877               ! no worries about sshn(ji+1,jj)-sshn(ji,jj) = 0, it won't happen ! here
878               zcpx(ji,jj) = ABS((sshn(ji+1,jj) + bathy(ji+1,jj) - sshn(ji,jj) - bathy(ji,jj)) /&
879                           &     (sshn(ji+1,jj) - sshn(ji,jj)))
880             ELSE
881               zcpx(ji,jj) = 0._wp
882             END IF
883     
884             ll_tmp1 = MIN(sshn(ji,jj), sshn(ji,jj+1)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji,jj+1))
885             ll_tmp2 = MAX(sshn(ji,jj), sshn(ji,jj+1)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji,jj+1)) +&
886                                                       & rn_wdmin1 + rn_wdmin2
887
888             IF(ll_tmp1) THEN
889               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
890             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
891               ! no worries about sshn(ji,jj+1)-sshn(ji,jj) = 0, it won't happen ! here
892               zcpy(ji,jj) = ABS((sshn(ji,jj+1) + bathy(ji,jj+1) - sshn(ji,jj) - bathy(ji,jj)) /&
893                           &     (sshn(ji,jj+1) - sshn(ji,jj)))
894             ELSE
895               zcpy(ji,jj) = 0._wp
896             END IF
897           END DO
898        END DO
899        CALL lbc_lnk( zcpx, 'U', 1._wp )    ;   CALL lbc_lnk( zcpy, 'V', 1._wp )
900      ENDIF
901
902      ! Local constant initialization
903      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
904      z1_10  = 1._wp / 10._wp
905      z1_12  = 1._wp / 12._wp
906
907      !----------------------------------------------------------------------------------------
908      !  compute and store in provisional arrays elementary vertical and horizontal differences
909      !----------------------------------------------------------------------------------------
910
911!!bug gm   Not a true bug, but... dzz=e3w  for dzx, dzy verify what it is really
912
913      DO jk = 2, jpkm1
914         DO jj = 2, jpjm1
915            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
916               drhoz(ji,jj,jk) = rhd   (ji  ,jj  ,jk) - rhd   (ji,jj,jk-1)
917               dzz  (ji,jj,jk) = fsde3w(ji  ,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk-1)
918               drhox(ji,jj,jk) = rhd   (ji+1,jj  ,jk) - rhd   (ji,jj,jk  )
919               dzx  (ji,jj,jk) = fsde3w(ji+1,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk  )
920               drhoy(ji,jj,jk) = rhd   (ji  ,jj+1,jk) - rhd   (ji,jj,jk  )
921               dzy  (ji,jj,jk) = fsde3w(ji  ,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk  )
922            END DO
923         END DO
924      END DO
925
926      !-------------------------------------------------------------------------
927      ! compute harmonic averages using eq. 5.18
928      !-------------------------------------------------------------------------
929      zep = 1.e-15
930
931!!bug  gm  drhoz not defined at level 1 and used (jk-1 with jk=2)
932!!bug  gm  idem for drhox, drhoy et ji=jpi and jj=jpj
933
934      DO jk = 2, jpkm1
935         DO jj = 2, jpjm1
936            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
937               cffw = 2._wp * drhoz(ji  ,jj  ,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)
938
939               cffu = 2._wp * drhox(ji+1,jj  ,jk) * drhox(ji,jj,jk  )
940               cffx = 2._wp * dzx  (ji+1,jj  ,jk) * dzx  (ji,jj,jk  )
941
942               cffv = 2._wp * drhoy(ji  ,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk  )
943               cffy = 2._wp * dzy  (ji  ,jj+1,jk) * dzy  (ji,jj,jk  )
944
945               IF( cffw > zep) THEN
946                  drhow(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoz(ji,jj,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)   &
947                     &                    / ( drhoz(ji,jj,jk) + drhoz(ji,jj,jk-1) )
948               ELSE
949                  drhow(ji,jj,jk) = 0._wp
950               ENDIF
951
952               dzw(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzz(ji,jj,jk) * dzz(ji,jj,jk-1)   &
953                  &                  / ( dzz(ji,jj,jk) + dzz(ji,jj,jk-1) )
954
955               IF( cffu > zep ) THEN
956                  drhou(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhox(ji+1,jj,jk) * drhox(ji,jj,jk)   &
957                     &                    / ( drhox(ji+1,jj,jk) + drhox(ji,jj,jk) )
958               ELSE
959                  drhou(ji,jj,jk ) = 0._wp
960               ENDIF
961
962               IF( cffx > zep ) THEN
963                  dzu(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzx(ji+1,jj,jk) * dzx(ji,jj,jk)   &
964                     &                  / ( dzx(ji+1,jj,jk) + dzx(ji,jj,jk) )
965               ELSE
966                  dzu(ji,jj,jk) = 0._wp
967               ENDIF
968
969               IF( cffv > zep ) THEN
970                  drhov(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoy(ji,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk)   &
971                     &                    / ( drhoy(ji,jj+1,jk) + drhoy(ji,jj,jk) )
972               ELSE
973                  drhov(ji,jj,jk) = 0._wp
974               ENDIF
975
976               IF( cffy > zep ) THEN
977                  dzv(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzy(ji,jj+1,jk) * dzy(ji,jj,jk)   &
978                     &                  / ( dzy(ji,jj+1,jk) + dzy(ji,jj,jk) )
979               ELSE
980                  dzv(ji,jj,jk) = 0._wp
981               ENDIF
982
983            END DO
984         END DO
985      END DO
986
987      !----------------------------------------------------------------------------------
988      ! apply boundary conditions at top and bottom using 5.36-5.37
989      !----------------------------------------------------------------------------------
990      drhow(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:, 2 ) - drhoz(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,  2  )
991      drhou(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhox(:,:, 2 ) - drhox(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,  2  )
992      drhov(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:, 2 ) - drhoy(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,  2  )
993
994      drhow(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:,jpk) - drhoz(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,jpkm1)
995      drhou(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhox(:,:,jpk) - drhox(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,jpkm1)
996      drhov(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:,jpk) - drhoy(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,jpkm1)
997
998
999      !--------------------------------------------------------------
1000      ! Upper half of top-most grid box, compute and store
1001      !-------------------------------------------------------------
1002
1003!!bug gm   :  e3w-de3w = 0.5*e3w  ....  and de3w(2)-de3w(1)=e3w(2) ....   to be verified
1004!          true if de3w is really defined as the sum of the e3w scale factors as, it seems to me, it should be
1005
1006      DO jj = 2, jpjm1
1007         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
1008            rho_k(ji,jj,1) = -grav * ( fse3w(ji,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) )               &
1009               &                   * (  rhd(ji,jj,1)                                    &
1010               &                     + 0.5_wp * ( rhd(ji,jj,2) - rhd(ji,jj,1) )         &
1011               &                              * ( fse3w (ji,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) )   &
1012               &                              / ( fsde3w(ji,jj,2) - fsde3w(ji,jj,1) )  )
1013         END DO
1014      END DO
1015
1016!!bug gm    : here also, simplification is possible
1017!!bug gm    : optimisation: 1/10 and 1/12 the division should be done before the loop
1018
1019      DO jk = 2, jpkm1
1020         DO jj = 2, jpjm1
1021            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
1022
1023               rho_k(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd   (ji,jj,jk) + rhd   (ji,jj,jk-1) )                                   &
1024                  &                     * ( fsde3w(ji,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk-1) )                                   &
1025                  &            - grav * z1_10 * (                                                                     &
1026                  &     ( drhow (ji,jj,jk) - drhow (ji,jj,jk-1) )                                                     &
1027                  &   * ( fsde3w(ji,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( dzw  (ji,jj,jk) + dzw  (ji,jj,jk-1) ) )   &
1028                  &   - ( dzw   (ji,jj,jk) - dzw   (ji,jj,jk-1) )                                                     &
1029                  &   * ( rhd   (ji,jj,jk) - rhd   (ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( drhow(ji,jj,jk) + drhow(ji,jj,jk-1) ) )   &
1030                  &                             )
1031
1032               rho_i(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )                                   &
1033                  &                     * ( fsde3w(ji+1,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) )                                   &
1034                  &            - grav* z1_10 * (                                                                      &
1035                  &     ( drhou (ji+1,jj,jk) - drhou (ji,jj,jk) )                                                     &
1036                  &   * ( fsde3w(ji+1,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzu  (ji+1,jj,jk) + dzu  (ji,jj,jk) ) )   &
1037                  &   - ( dzu   (ji+1,jj,jk) - dzu   (ji,jj,jk) )                                                     &
1038                  &   * ( rhd   (ji+1,jj,jk) - rhd   (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhou(ji+1,jj,jk) + drhou(ji,jj,jk) ) )   &
1039                  &                            )
1040
1041               rho_j(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )                                   &
1042                  &                     * ( fsde3w(ji,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) )                                   &
1043                  &            - grav* z1_10 * (                                                                      &
1044                  &     ( drhov (ji,jj+1,jk) - drhov (ji,jj,jk) )                                                     &
1045                  &   * ( fsde3w(ji,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzv  (ji,jj+1,jk) + dzv  (ji,jj,jk) ) )   &
1046                  &   - ( dzv   (ji,jj+1,jk) - dzv   (ji,jj,jk) )                                                     &
1047                  &   * ( rhd   (ji,jj+1,jk) - rhd   (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhov(ji,jj+1,jk) + drhov(ji,jj,jk) ) )   &
1048                  &                            )
1049
1050            END DO
1051         END DO
1052      END DO
1053      CALL lbc_lnk(rho_k,'W',1.)
1054      CALL lbc_lnk(rho_i,'U',1.)
1055      CALL lbc_lnk(rho_j,'V',1.)
1056
1057
1058      ! ---------------
1059      !  Surface value
1060      ! ---------------
1061      DO jj = 2, jpjm1
1062         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
1063            zhpi(ji,jj,1) = ( rho_k(ji+1,jj  ,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_i(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
1064            zhpj(ji,jj,1) = ( rho_k(ji  ,jj+1,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_j(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
1065            IF(ln_wd) THEN
1066              zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
1067              zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj)
1068            ENDIF
1069            ! add to the general momentum trend
1070            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
1071            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
1072         END DO
1073      END DO
1074
1075      ! ----------------
1076      !  interior value   (2=<jk=<jpkm1)
1077      ! ----------------
1078      DO jk = 2, jpkm1
1079         DO jj = 2, jpjm1
1080            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
1081               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
1082               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)                                &
1083                  &           + (  ( rho_k(ji+1,jj,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
1084                  &              - ( rho_i(ji  ,jj,jk) - rho_i(ji,jj,jk-1) )  ) / e1u(ji,jj)
1085               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)                                &
1086                  &           + (  ( rho_k(ji,jj+1,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
1087                  &               -( rho_j(ji,jj  ,jk) - rho_j(ji,jj,jk-1) )  ) / e2v(ji,jj)
1088               IF(ln_wd) THEN
1089                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
1090                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj)
1091               ENDIF
1092               ! add to the general momentum trend
1093               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
1094               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
1095            END DO
1096         END DO
1097      END DO
1098      !
1099      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, dzx  , dzy  , dzz  , dzu  , dzv  , dzw   )
1100      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow )
1101      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, rho_i, rho_j, rho_k,  zhpi,  zhpj        )
1102      IF(ln_wd) CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
1103      !
1104   END SUBROUTINE hpg_djc
1105
1106
1107   SUBROUTINE hpg_prj( kt )
1108      !!---------------------------------------------------------------------
1109      !!                  ***  ROUTINE hpg_prj  ***
1110      !!
1111      !! ** Method  :   s-coordinate case.
1112      !!      A Pressure-Jacobian horizontal pressure gradient method
1113      !!      based on the constrained cubic-spline interpolation for
1114      !!      all vertical coordinate systems
1115      !!
1116      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
1117      !!----------------------------------------------------------------------
1118      INTEGER, PARAMETER  :: polynomial_type = 1    ! 1: cubic spline, 2: linear
1119      INTEGER, INTENT(in) ::   kt                   ! ocean time-step index
1120      !!
1121      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jkk                 ! dummy loop indices
1122      REAL(wp) ::   zcoef0, znad                    ! temporary scalars
1123      !!
1124      !! The local variables for the correction term
1125      INTEGER  :: jk1, jis, jid, jjs, jjd
1126      LOGICAL  :: ll_tmp1, ll_tmp2                  ! local logical variables
1127      REAL(wp) :: zuijk, zvijk, zpwes, zpwed, zpnss, zpnsd, zdeps
1128      REAL(wp) :: zrhdt1
1129      REAL(wp) :: zdpdx1, zdpdx2, zdpdy1, zdpdy2
1130      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zdept, zrhh
1131      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp
1132      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::   zsshu_n, zsshv_n
1133      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::   zcpx, zcpy    !W/D pressure filter
1134      !!----------------------------------------------------------------------
1135      !
1136      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp )
1137      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zdept, zrhh )
1138      CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zsshu_n, zsshv_n )
1139      IF(ln_wd) CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
1140      !
1141      IF( kt == nit000 ) THEN
1142         IF(lwp) WRITE(numout,*)
1143         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_prj : hydrostatic pressure gradient trend'
1144         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, cubic spline pressure Jacobian'
1145      ENDIF
1146
1147      !!----------------------------------------------------------------------
1148      ! Local constant initialization
1149      zcoef0 = - grav
1150      znad = 0.0_wp
1151      IF( lk_vvl ) znad = 1._wp
1152
1153      IF(ln_wd) THEN
1154        DO jj = 2, jpjm1
1155           DO ji = 2, jpim1
1156             ll_tmp1 = MIN(sshn(ji,jj), sshn(ji+1,jj)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji+1,jj))
1157             ll_tmp2 = MAX(sshn(ji,jj), sshn(ji+1,jj)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji+1,jj)) +&
1158                                                       & rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1159
1160             IF(ll_tmp1) THEN
1161               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
1162             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1163               ! no worries about sshn(ji+1,jj)-sshn(ji,jj) = 0, it won't happen ! here
1164               zcpx(ji,jj) = ABS((sshn(ji+1,jj) + bathy(ji+1,jj) - sshn(ji,jj) - bathy(ji,jj)) /&
1165                           &     (sshn(ji+1,jj) - sshn(ji,jj)))
1166             ELSE
1167               zcpx(ji,jj) = 0._wp
1168             END IF
1169     
1170             ll_tmp1 = MIN(sshn(ji,jj), sshn(ji,jj+1)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji,jj+1))
1171             ll_tmp2 = MAX(sshn(ji,jj), sshn(ji,jj+1)) > MAX(-bathy(ji,jj), -bathy(ji,jj+1)) +&
1172                                                       & rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1173
1174             IF(ll_tmp1.OR.ll_tmp2) THEN
1175               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
1176             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1177               ! no worries about sshn(ji,jj+1)-sshn(ji,jj) = 0, it won't happen ! here
1178               zcpy(ji,jj) = ABS((sshn(ji,jj+1) + bathy(ji,jj+1) - sshn(ji,jj) - bathy(ji,jj)) /&
1179                           &     (sshn(ji,jj+1) - sshn(ji,jj)))
1180             ELSE
1181               zcpy(ji,jj) = 0._wp
1182             END IF
1183           END DO
1184        END DO
1185        CALL lbc_lnk( zcpx, 'U', 1._wp )    ;   CALL lbc_lnk( zcpy, 'V', 1._wp )
1186      ENDIF
1187
1188      ! Clean 3-D work arrays
1189      zhpi(:,:,:) = 0._wp
1190      zrhh(:,:,:) = rhd(:,:,:)
1191
1192      ! Preparing vertical density profile "zrhh(:,:,:)" for hybrid-sco coordinate
1193      DO jj = 1, jpj
1194        DO ji = 1, jpi
1195          jk = mbathy(ji,jj)
1196          IF( jk <= 0 ) THEN; zrhh(ji,jj,:) = 0._wp
1197          ELSE IF(jk == 1) THEN; zrhh(ji,jj, jk+1:jpk) = rhd(ji,jj,jk)
1198          ELSE IF(jk < jpkm1) THEN
1199             DO jkk = jk+1, jpk
1200                zrhh(ji,jj,jkk) = interp1(fsde3w(ji,jj,jkk),   fsde3w(ji,jj,jkk-1), &
1201                                         fsde3w(ji,jj,jkk-2), rhd(ji,jj,jkk-1), rhd(ji,jj,jkk-2))
1202             END DO
1203          ENDIF
1204        END DO
1205      END DO
1206
1207      ! Transfer the depth of "T(:,:,:)" to vertical coordinate "zdept(:,:,:)"
1208      DO jj = 1, jpj
1209         DO ji = 1, jpi
1210            zdept(ji,jj,1) = 0.5_wp * fse3w(ji,jj,1) - sshn(ji,jj) * znad
1211         END DO
1212      END DO
1213
1214      DO jk = 2, jpk
1215         DO jj = 1, jpj
1216            DO ji = 1, jpi
1217               zdept(ji,jj,jk) = zdept(ji,jj,jk-1) + fse3w(ji,jj,jk)
1218            END DO
1219         END DO
1220      END DO
1221
1222      fsp(:,:,:) = zrhh (:,:,:)
1223      xsp(:,:,:) = zdept(:,:,:)
1224
1225      ! Construct the vertical density profile with the
1226      ! constrained cubic spline interpolation
1227      ! rho(z) = asp + bsp*z + csp*z^2 + dsp*z^3
1228      CALL cspline(fsp,xsp,asp,bsp,csp,dsp,polynomial_type)
1229
1230      ! Integrate the hydrostatic pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,1)"
1231      DO jj = 2, jpj
1232        DO ji = 2, jpi
1233          zrhdt1 = zrhh(ji,jj,1) - interp3(zdept(ji,jj,1),asp(ji,jj,1), &
1234                                         bsp(ji,jj,1),   csp(ji,jj,1), &
1235                                         dsp(ji,jj,1) ) * 0.25_wp * fse3w(ji,jj,1)
1236
1237          ! assuming linear profile across the top half surface layer
1238          zhpi(ji,jj,1) =  0.5_wp * fse3w(ji,jj,1) * zrhdt1
1239        END DO
1240      END DO
1241
1242      ! Calculate the pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,2:jpkm1)"
1243      DO jk = 2, jpkm1
1244        DO jj = 2, jpj
1245          DO ji = 2, jpi
1246            zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) +                          &
1247                             integ_spline(zdept(ji,jj,jk-1), zdept(ji,jj,jk),&
1248                                    asp(ji,jj,jk-1),    bsp(ji,jj,jk-1), &
1249                                    csp(ji,jj,jk-1),    dsp(ji,jj,jk-1))
1250          END DO
1251        END DO
1252      END DO
1253
1254      ! Z coordinate of U(ji,jj,1:jpkm1) and V(ji,jj,1:jpkm1)
1255
1256      ! Prepare zsshu_n and zsshv_n
1257      DO jj = 2, jpjm1
1258        DO ji = 2, jpim1
1259          zsshu_n(ji,jj) = (e12u(ji,jj) * sshn(ji,jj) + e12u(ji+1, jj) * sshn(ji+1,jj)) * &
1260                         & r1_e12u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1261          zsshv_n(ji,jj) = (e12v(ji,jj) * sshn(ji,jj) + e12v(ji+1, jj) * sshn(ji,jj+1)) * &
1262                         & r1_e12v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1263        END DO
1264      END DO
1265
1266      CALL lbc_lnk (zsshu_n, 'U', 1.)
1267      CALL lbc_lnk (zsshv_n, 'V', 1.)
1268
1269      DO jj = 2, jpjm1
1270        DO ji = 2, jpim1
1271          zu(ji,jj,1) = - ( fse3u(ji,jj,1) - zsshu_n(ji,jj) * znad) 
1272          zv(ji,jj,1) = - ( fse3v(ji,jj,1) - zsshv_n(ji,jj) * znad)
1273        END DO
1274      END DO
1275
1276      DO jk = 2, jpkm1
1277        DO jj = 2, jpjm1
1278          DO ji = 2, jpim1
1279            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk-1)- fse3u(ji,jj,jk)
1280            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk-1)- fse3v(ji,jj,jk)
1281          END DO
1282        END DO
1283      END DO
1284
1285      DO jk = 1, jpkm1
1286        DO jj = 2, jpjm1
1287          DO ji = 2, jpim1
1288            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk) + 0.5_wp * fse3u(ji,jj,jk)
1289            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk) + 0.5_wp * fse3v(ji,jj,jk)
1290          END DO
1291        END DO
1292      END DO
1293
1294      DO jk = 1, jpkm1
1295        DO jj = 2, jpjm1
1296          DO ji = 2, jpim1
1297            zu(ji,jj,jk) = min(zu(ji,jj,jk), max(-zdept(ji,jj,jk), -zdept(ji+1,jj,jk)))
1298            zu(ji,jj,jk) = max(zu(ji,jj,jk), min(-zdept(ji,jj,jk), -zdept(ji+1,jj,jk)))
1299            zv(ji,jj,jk) = min(zv(ji,jj,jk), max(-zdept(ji,jj,jk), -zdept(ji,jj+1,jk)))
1300            zv(ji,jj,jk) = max(zv(ji,jj,jk), min(-zdept(ji,jj,jk), -zdept(ji,jj+1,jk)))
1301          END DO
1302        END DO
1303      END DO
1304
1305
1306      DO jk = 1, jpkm1
1307        DO jj = 2, jpjm1
1308          DO ji = 2, jpim1
1309            zpwes = 0._wp; zpwed = 0._wp
1310            zpnss = 0._wp; zpnsd = 0._wp
1311            zuijk = zu(ji,jj,jk)
1312            zvijk = zv(ji,jj,jk)
1313
1314            !!!!!     for u equation
1315            IF( jk <= mbku(ji,jj) ) THEN
1316               IF( -zdept(ji+1,jj,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1317                 jis = ji + 1; jid = ji
1318               ELSE
1319                 jis = ji;     jid = ji +1
1320               ENDIF
1321
1322               ! integrate the pressure on the shallow side
1323               jk1 = jk
1324               DO WHILE ( -zdept(jis,jj,jk1) > zuijk )
1325                 IF( jk1 == mbku(ji,jj) ) THEN
1326                   zuijk = -zdept(jis,jj,jk1)
1327                   EXIT
1328                 ENDIF
1329                 zdeps = MIN(zdept(jis,jj,jk1+1), -zuijk)
1330                 zpwes = zpwes +                                    &
1331                      integ_spline(zdept(jis,jj,jk1), zdeps,            &
1332                             asp(jis,jj,jk1),    bsp(jis,jj,jk1), &
1333                             csp(jis,jj,jk1),    dsp(jis,jj,jk1))
1334                 jk1 = jk1 + 1
1335               END DO
1336
1337               ! integrate the pressure on the deep side
1338               jk1 = jk
1339               DO WHILE ( -zdept(jid,jj,jk1) < zuijk )
1340                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1341                   zdeps = zdept(jid,jj,1) + MIN(zuijk, sshn(jid,jj)*znad)
1342                   zrhdt1 = zrhh(jid,jj,1) - interp3(zdept(jid,jj,1), asp(jid,jj,1), &
1343                                                     bsp(jid,jj,1),   csp(jid,jj,1), &
1344                                                     dsp(jid,jj,1)) * zdeps
1345                   zpwed  = zpwed + 0.5_wp * (zrhh(jid,jj,1) + zrhdt1) * zdeps
1346                   EXIT
1347                 ENDIF
1348                 zdeps = MAX(zdept(jid,jj,jk1-1), -zuijk)
1349                 zpwed = zpwed +                                        &
1350                        integ_spline(zdeps,              zdept(jid,jj,jk1), &
1351                               asp(jid,jj,jk1-1), bsp(jid,jj,jk1-1),  &
1352                               csp(jid,jj,jk1-1), dsp(jid,jj,jk1-1) )
1353                 jk1 = jk1 - 1
1354               END DO
1355
1356               ! update the momentum trends in u direction
1357
1358               zdpdx1 = zcoef0 / e1u(ji,jj) * (zhpi(ji+1,jj,jk) - zhpi(ji,jj,jk))
1359               IF( lk_vvl ) THEN
1360                 zdpdx2 = zcoef0 / e1u(ji,jj) * &
1361                         ( REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed) + (sshn(ji+1,jj)-sshn(ji,jj)) )
1362                ELSE
1363                 zdpdx2 = zcoef0 / e1u(ji,jj) * REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed)
1364               ENDIF
1365
1366               IF(ln_wd) THEN
1367                  zdpdx1 = zdpdx1 * zcpx(ji,jj)
1368                  zdpdx2 = zdpdx2 * zcpx(ji,jj)
1369                ENDIF
1370                ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + (zdpdx1 + zdpdx2) * umask(ji,jj,jk) 
1371            ENDIF
1372
1373            !!!!!     for v equation
1374            IF( jk <= mbkv(ji,jj) ) THEN
1375               IF( -zdept(ji,jj+1,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1376                 jjs = jj + 1; jjd = jj
1377               ELSE
1378                 jjs = jj    ; jjd = jj + 1
1379               ENDIF
1380
1381               ! integrate the pressure on the shallow side
1382               jk1 = jk
1383               DO WHILE ( -zdept(ji,jjs,jk1) > zvijk )
1384                 IF( jk1 == mbkv(ji,jj) ) THEN
1385                   zvijk = -zdept(ji,jjs,jk1)
1386                   EXIT
1387                 ENDIF
1388                 zdeps = MIN(zdept(ji,jjs,jk1+1), -zvijk)
1389                 zpnss = zpnss +                                      &
1390                        integ_spline(zdept(ji,jjs,jk1), zdeps,            &
1391                               asp(ji,jjs,jk1),    bsp(ji,jjs,jk1), &
1392                               csp(ji,jjs,jk1),    dsp(ji,jjs,jk1) )
1393                 jk1 = jk1 + 1
1394               END DO
1395
1396               ! integrate the pressure on the deep side
1397               jk1 = jk
1398               DO WHILE ( -zdept(ji,jjd,jk1) < zvijk )
1399                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1400                   zdeps = zdept(ji,jjd,1) + MIN(zvijk, sshn(ji,jjd)*znad)
1401                   zrhdt1 = zrhh(ji,jjd,1) - interp3(zdept(ji,jjd,1), asp(ji,jjd,1), &
1402                                                     bsp(ji,jjd,1),   csp(ji,jjd,1), &
1403                                                     dsp(ji,jjd,1) ) * zdeps
1404                   zpnsd  = zpnsd + 0.5_wp * (zrhh(ji,jjd,1) + zrhdt1) * zdeps
1405                   EXIT
1406                 ENDIF
1407                 zdeps = MAX(zdept(ji,jjd,jk1-1), -zvijk)
1408                 zpnsd = zpnsd +                                        &
1409                        integ_spline(zdeps,              zdept(ji,jjd,jk1), &
1410                               asp(ji,jjd,jk1-1), bsp(ji,jjd,jk1-1), &
1411                               csp(ji,jjd,jk1-1), dsp(ji,jjd,jk1-1) )
1412                 jk1 = jk1 - 1
1413               END DO
1414
1415
1416               ! update the momentum trends in v direction
1417
1418               zdpdy1 = zcoef0 / e2v(ji,jj) * (zhpi(ji,jj+1,jk) - zhpi(ji,jj,jk))
1419               IF( lk_vvl ) THEN
1420                   zdpdy2 = zcoef0 / e2v(ji,jj) * &
1421                           ( REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd) + (sshn(ji,jj+1)-sshn(ji,jj)) )
1422               ELSE
1423                   zdpdy2 = zcoef0 / e2v(ji,jj) * REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd )
1424               ENDIF
1425
1426               IF(ln_wd) THEN
1427                  zdpdy1 = zdpdy1 * zcpy(ji,jj)
1428                  zdpdy2 = zdpdy2 * zcpy(ji,jj)
1429               ENDIF
1430
1431               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + (zdpdy1 + zdpdy2) * vmask(ji,jj,jk)
1432            ENDIF
1433
1434
1435           END DO
1436        END DO
1437      END DO
1438      !
1439      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp )
1440      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zdept, zrhh )
1441      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zsshu_n, zsshv_n )
1442      IF(ln_wd) CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
1443      !
1444   END SUBROUTINE hpg_prj
1445
1446
1447   SUBROUTINE cspline(fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type)
1448      !!----------------------------------------------------------------------
1449      !!                 ***  ROUTINE cspline  ***
1450      !!
1451      !! ** Purpose :   constrained cubic spline interpolation
1452      !!
1453      !! ** Method  :   f(x) = asp + bsp*x + csp*x^2 + dsp*x^3
1454      !!
1455      !! Reference: CJC Kruger, Constrained Cubic Spline Interpoltation
1456      !!----------------------------------------------------------------------
1457      IMPLICIT NONE
1458      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in)  :: fsp, xsp           ! value and coordinate
1459      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(out) :: asp, bsp, csp, dsp ! coefficients of
1460                                                                    ! the interpoated function
1461      INTEGER, INTENT(in) :: polynomial_type                        ! 1: cubic spline
1462                                                                    ! 2: Linear
1463      !
1464      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
1465      INTEGER  ::   jpi, jpj, jpkm1
1466      REAL(wp) ::   zdf1, zdf2, zddf1, zddf2, ztmp1, ztmp2, zdxtmp
1467      REAL(wp) ::   zdxtmp1, zdxtmp2, zalpha
1468      REAL(wp) ::   zdf(size(fsp,3))
1469      !!----------------------------------------------------------------------
1470
1471      jpi   = size(fsp,1)
1472      jpj   = size(fsp,2)
1473      jpkm1 = size(fsp,3) - 1
1474
1475
1476      IF (polynomial_type == 1) THEN     ! Constrained Cubic Spline
1477         DO ji = 1, jpi
1478            DO jj = 1, jpj
1479           !!Fritsch&Butland's method, 1984 (preferred, but more computation)
1480           !    DO jk = 2, jpkm1-1
1481           !       zdxtmp1 = xsp(ji,jj,jk)   - xsp(ji,jj,jk-1)
1482           !       zdxtmp2 = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1483           !       zdf1    = ( fsp(ji,jj,jk)   - fsp(ji,jj,jk-1) ) / zdxtmp1
1484           !       zdf2    = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)   ) / zdxtmp2
1485           !
1486           !       zalpha = ( zdxtmp1 + 2._wp * zdxtmp2 ) / ( zdxtmp1 + zdxtmp2 ) / 3._wp
1487           !
1488           !       IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1489           !           zdf(jk) = 0._wp
1490           !       ELSE
1491           !         zdf(jk) = zdf1 * zdf2 / ( ( 1._wp - zalpha ) * zdf1 + zalpha * zdf2 )
1492           !       ENDIF
1493           !    END DO
1494
1495           !!Simply geometric average
1496               DO jk = 2, jpkm1-1
1497                  zdf1 = (fsp(ji,jj,jk) - fsp(ji,jj,jk-1)) / (xsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk-1))
1498                  zdf2 = (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / (xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk))
1499
1500                  IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1501                     zdf(jk) = 0._wp
1502                  ELSE
1503                     zdf(jk) = 2._wp * zdf1 * zdf2 / (zdf1 + zdf2)
1504                  ENDIF
1505               END DO
1506
1507               zdf(1)     = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,2) - fsp(ji,jj,1) ) / &
1508                          &          ( xsp(ji,jj,2) - xsp(ji,jj,1) ) -  0.5_wp * zdf(2)
1509               zdf(jpkm1) = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,jpkm1) - fsp(ji,jj,jpkm1-1) ) / &
1510                          &          ( xsp(ji,jj,jpkm1) - xsp(ji,jj,jpkm1-1) ) - &
1511                          & 0.5_wp * zdf(jpkm1 - 1)
1512
1513               DO jk = 1, jpkm1 - 1
1514                 zdxtmp = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1515                 ztmp1  = (zdf(jk+1) + 2._wp * zdf(jk)) / zdxtmp
1516                 ztmp2  =  6._wp * (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / zdxtmp / zdxtmp
1517                 zddf1  = -2._wp * ztmp1 + ztmp2
1518                 ztmp1  = (2._wp * zdf(jk+1) + zdf(jk)) / zdxtmp
1519                 zddf2  =  2._wp * ztmp1 - ztmp2
1520
1521                 dsp(ji,jj,jk) = (zddf2 - zddf1) / 6._wp / zdxtmp
1522                 csp(ji,jj,jk) = ( xsp(ji,jj,jk+1) * zddf1 - xsp(ji,jj,jk)*zddf2 ) / 2._wp / zdxtmp
1523                 bsp(ji,jj,jk) = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk) ) / zdxtmp - &
1524                               & csp(ji,jj,jk) * ( xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk) ) - &
1525                               & dsp(ji,jj,jk) * ((xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk))**2 - &
1526                               &                   xsp(ji,jj,jk+1) * xsp(ji,jj,jk))
1527                 asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk) * (bsp(ji,jj,jk) + &
1528                               &                (xsp(ji,jj,jk) * (csp(ji,jj,jk) + &
1529                               &                 dsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk))))
1530               END DO
1531            END DO
1532         END DO
1533
1534      ELSE IF (polynomial_type == 2) THEN     ! Linear
1535         DO ji = 1, jpi
1536            DO jj = 1, jpj
1537               DO jk = 1, jpkm1-1
1538                  zdxtmp =xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1539                  ztmp1 = fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)
1540
1541                  dsp(ji,jj,jk) = 0._wp
1542                  csp(ji,jj,jk) = 0._wp
1543                  bsp(ji,jj,jk) = ztmp1 / zdxtmp
1544                  asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - bsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk)
1545               END DO
1546            END DO
1547         END DO
1548
1549      ELSE
1550           CALL ctl_stop( 'invalid polynomial type in cspline' )
1551      ENDIF
1552
1553   END SUBROUTINE cspline
1554
1555
1556   FUNCTION interp1(x, xl, xr, fl, fr)  RESULT(f)
1557      !!----------------------------------------------------------------------
1558      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1559      !!
1560      !! ** Purpose :   1-d linear interpolation
1561      !!
1562      !! ** Method  :   interpolation is straight forward
1563      !!                extrapolation is also permitted (no value limit)
1564      !!----------------------------------------------------------------------
1565      IMPLICIT NONE
1566      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, xl, xr, fl, fr
1567      REAL(wp)             ::  f ! result of the interpolation (extrapolation)
1568      REAL(wp)             ::  zdeltx
1569      !!----------------------------------------------------------------------
1570
1571      zdeltx = xr - xl
1572      IF(abs(zdeltx) <= 10._wp * EPSILON(x)) THEN
1573        f = 0.5_wp * (fl + fr)
1574      ELSE
1575        f = ( (x - xl ) * fr - ( x - xr ) * fl ) / zdeltx
1576      ENDIF
1577
1578   END FUNCTION interp1
1579
1580
1581   FUNCTION interp2(x, a, b, c, d)  RESULT(f)
1582      !!----------------------------------------------------------------------
1583      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1584      !!
1585      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline interpolation
1586      !!
1587      !! ** Method  :  cubic spline interpolation
1588      !!
1589      !!----------------------------------------------------------------------
1590      IMPLICIT NONE
1591      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1592      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1593      !!----------------------------------------------------------------------
1594
1595      f = a + x* ( b + x * ( c + d * x ) )
1596
1597   END FUNCTION interp2
1598
1599
1600   FUNCTION interp3(x, a, b, c, d)  RESULT(f)
1601      !!----------------------------------------------------------------------
1602      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1603      !!
1604      !! ** Purpose :   Calculate the first order of deriavtive of
1605      !!                a cubic spline function y=a+b*x+c*x^2+d*x^3
1606      !!
1607      !! ** Method  :   f=dy/dx=b+2*c*x+3*d*x^2
1608      !!
1609      !!----------------------------------------------------------------------
1610      IMPLICIT NONE
1611      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1612      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1613      !!----------------------------------------------------------------------
1614
1615      f = b + x * ( 2._wp * c + 3._wp * d * x)
1616
1617   END FUNCTION interp3
1618
1619
1620   FUNCTION integ_spline(xl, xr, a, b, c, d)  RESULT(f)
1621      !!----------------------------------------------------------------------
1622      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1623      !!
1624      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline integration
1625      !!
1626      !! ** Method  :  integrate polynomial a+bx+cx^2+dx^3 from xl to xr
1627      !!
1628      !!----------------------------------------------------------------------
1629      IMPLICIT NONE
1630      REAL(wp), INTENT(in) ::  xl, xr, a, b, c, d
1631      REAL(wp)             ::  za1, za2, za3
1632      REAL(wp)             ::  f                   ! integration result
1633      !!----------------------------------------------------------------------
1634
1635      za1 = 0.5_wp * b
1636      za2 = c / 3.0_wp
1637      za3 = 0.25_wp * d
1638
1639      f  = xr * ( a + xr * ( za1 + xr * ( za2 + za3 * xr ) ) ) - &
1640         & xl * ( a + xl * ( za1 + xl * ( za2 + za3 * xl ) ) )
1641
1642   END FUNCTION integ_spline
1643
1644   !!======================================================================
1645END MODULE dynhpg
1646
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.