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_r8814_surge_modelling_Nemo4/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/UKMO/dev_r8814_surge_modelling_Nemo4/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynhpg.F90 @ 9120

Last change on this file since 9120 was 9120, checked in by clne, 6 years ago

Initial work on 2D surge configuration. Works for tide-only, no SBC yet

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 75.2 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!jc   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 wrk_nemo        ! Memory Allocation
47   USE timing          ! Timing
48   USE iom
49
50   IMPLICIT NONE
51   PRIVATE
52
53   PUBLIC   dyn_hpg        ! routine called by step module
54   PUBLIC   dyn_hpg_init   ! routine called by opa module
55
56   !                                 !!* Namelist namdyn_hpg : hydrostatic pressure gradient
57   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_zco   !: z-coordinate - full steps
58   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_zps   !: z-coordinate - partial steps (interpolation)
59   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_sco   !: s-coordinate (standard jacobian formulation)
60   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_djc   !: s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
61   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_prj   !: s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
62   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_isf   !: s-coordinate similar to sco modify for isf
63
64   INTEGER , PUBLIC ::   nhpg  =  0   ! = 0 to 7, type of pressure gradient scheme used ! (deduced from ln_hpg_... flags) (PUBLIC for TAM)
65
66   !! * Substitutions
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      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt    ! dummy loop indices      ISF
135      REAL(wp) ::   znad
136      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::  ztstop, zrhd ! hypothesys on isf density
137      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)     ::  zrhdtop_isf  ! density at bottom of ISF
138      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)     ::  ziceload     ! density at bottom of ISF
139      !!
140      NAMELIST/namdyn_hpg/ ln_hpg_zco, ln_hpg_zps, ln_hpg_sco,     &
141         &                 ln_hpg_djc, ln_hpg_prj, ln_hpg_isf
142      !!----------------------------------------------------------------------
143      !
144      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namdyn_hpg in reference namelist : Hydrostatic pressure gradient
145      READ  ( numnam_ref, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 901)
146901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in reference namelist', lwp )
147      !
148      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namdyn_hpg in configuration namelist : Hydrostatic pressure gradient
149      READ  ( numnam_cfg, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
150902   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in configuration namelist', lwp )
151      IF(lwm) WRITE ( numond, namdyn_hpg )
152      !
153      IF(lwp) THEN                   ! Control print
154         WRITE(numout,*)
155         WRITE(numout,*) 'dyn_hpg_init : hydrostatic pressure gradient initialisation'
156         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
157         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_hpg : choice of hpg scheme'
158         WRITE(numout,*) '      z-coord. - full steps                             ln_hpg_zco    = ', ln_hpg_zco
159         WRITE(numout,*) '      z-coord. - partial steps (interpolation)          ln_hpg_zps    = ', ln_hpg_zps
160         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation)          ln_hpg_sco    = ', ln_hpg_sco
161         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation) for isf  ln_hpg_isf    = ', ln_hpg_isf
162         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)     ln_hpg_djc    = ', ln_hpg_djc
163         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)    ln_hpg_prj    = ', ln_hpg_prj
164      ENDIF
165      !
166      IF( ln_hpg_djc )   &
167         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : Density Jacobian: Cubic polynominal method &
168                           & currently disabled (bugs under investigation). Please select &
169                           & either  ln_hpg_sco or  ln_hpg_prj instead')
170      !
171      IF( .NOT.ln_linssh .AND. .NOT.(ln_hpg_sco.OR.ln_hpg_prj.OR.ln_hpg_isf) )        &
172         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : non-linear free surface requires either ', &
173         &                 '   the standard jacobian formulation hpg_sco    or '    , &
174         &                 '   the pressure jacobian formulation hpg_prj'            )
175
176      IF(       ln_hpg_isf .AND. .NOT. ln_isfcav )   &
177         &   CALL ctl_stop( ' hpg_isf not available if ln_isfcav = false ' )
178      IF( .NOT. ln_hpg_isf .AND.       ln_isfcav )   &
179         &   CALL ctl_stop( 'Only hpg_isf has been corrected to work with ice shelf cavity.' )
180      !
181      !                               ! Set nhpg from ln_hpg_... flags
182      IF( ln_hpg_zco )   nhpg = 0
183      IF( ln_hpg_zps )   nhpg = 1
184      IF( ln_hpg_sco )   nhpg = 2
185      IF( ln_hpg_djc )   nhpg = 3
186      IF( ln_hpg_prj )   nhpg = 4
187      IF( ln_hpg_isf )   nhpg = 5
188      !
189      !                               ! Consistency check
190      ioptio = 0
191      IF( ln_hpg_zco )   ioptio = ioptio + 1
192      IF( ln_hpg_zps )   ioptio = ioptio + 1
193      IF( ln_hpg_sco )   ioptio = ioptio + 1
194      IF( ln_hpg_djc )   ioptio = ioptio + 1
195      IF( ln_hpg_prj )   ioptio = ioptio + 1
196      IF( ln_hpg_isf )   ioptio = ioptio + 1
197      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'NO or several hydrostatic pressure gradient options used' )
198      !
199      ! initialisation of ice shelf load
200      IF ( .NOT. ln_isfcav ) riceload(:,:)=0.0
201      IF (       ln_isfcav ) THEN
202         CALL wrk_alloc( jpi,jpj, 2,  ztstop) 
203         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zrhd  )
204         CALL wrk_alloc( jpi,jpj,     zrhdtop_isf, ziceload) 
205         !
206         IF(lwp) WRITE(numout,*)
207         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_isf : hydrostatic pressure gradient trend for ice shelf'
208         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~' 
209
210         ! To use density and not density anomaly
211         znad=1._wp
212         
213         ! assume water displaced by the ice shelf is at T=-1.9 and S=34.4 (rude)
214         ztstop(:,:,1)=-1.9_wp ; ztstop(:,:,2)=34.4_wp
215
216         ! compute density of the water displaced by the ice shelf
217         DO jk = 1, jpk
218            CALL eos(ztstop(:,:,:),gdept_n(:,:,jk),zrhd(:,:,jk))
219         END DO
220     
221         ! compute rhd at the ice/oce interface (ice shelf side)
222         CALL eos(ztstop,risfdep,zrhdtop_isf)
223
224         ! Surface value + ice shelf gradient
225         ! compute pressure due to ice shelf load (used to compute hpgi/j for all the level from 1 to miku/v)
226         ! divided by 2 later
227         ziceload = 0._wp
228         DO jj = 1, jpj
229            DO ji = 1, jpi
230               ikt=mikt(ji,jj)
231               ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (znad + zrhd(ji,jj,1) ) * e3w_n(ji,jj,1) * (1._wp - tmask(ji,jj,1))
232               DO jk=2,ikt-1
233                  ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhd(ji,jj,jk-1) + zrhd(ji,jj,jk)) * e3w_n(ji,jj,jk) &
234                     &                              * (1._wp - tmask(ji,jj,jk))
235               END DO
236               IF (ikt  >=  2) ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhdtop_isf(ji,jj) + zrhd(ji,jj,ikt-1)) &
237                                  &                              * ( risfdep(ji,jj) - gdept_1d(ikt-1) )
238            END DO
239         END DO
240         riceload(:,:)=ziceload(:,:)  ! need to be saved for diaar5
241
242         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, 2,  ztstop) 
243         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zrhd  )
244         CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,     zrhdtop_isf, ziceload) 
245      END IF
246      !
247   END SUBROUTINE dyn_hpg_init
248
249
250   SUBROUTINE hpg_zco( kt )
251      !!---------------------------------------------------------------------
252      !!                  ***  ROUTINE hpg_zco  ***
253      !!
254      !! ** Method  :   z-coordinate case, levels are horizontal surfaces.
255      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
256      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
257      !!      density gradient along the model level from the suface to that
258      !!      level:    zhpi = grav .....
259      !!                zhpj = grav .....
260      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
261      !!            ua = ua - 1/e1u * zhpi
262      !!            va = va - 1/e2v * zhpj
263      !!
264      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
265      !!----------------------------------------------------------------------
266      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
267      !
268      INTEGER  ::   ji, jj, jk       ! dummy loop indices
269      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1   ! temporary scalars
270      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
271      !!----------------------------------------------------------------------
272      !
273      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zhpi, zhpj )
274      !
275      IF( kt == nit000 ) THEN
276         IF(lwp) WRITE(numout,*)
277         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zco : hydrostatic pressure gradient trend'
278         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate case '
279      ENDIF
280
281      zcoef0 = - grav * 0.5_wp      ! Local constant initialization
282
283      ! Surface value
284      DO jj = 2, jpjm1
285         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
286            zcoef1 = zcoef0 * e3w_n(ji,jj,1)
287            ! hydrostatic pressure gradient
288            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
289            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
290            ! add to the general momentum trend
291            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
292            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
293         END DO
294      END DO
295
296      !
297      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
298      DO jk = 2, jpkm1
299         DO jj = 2, jpjm1
300            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
301               zcoef1 = zcoef0 * e3w_n(ji,jj,jk)
302               ! hydrostatic pressure gradient
303               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
304                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk)+rhd(ji+1,jj,jk-1) )    &
305                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk)+rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
306
307               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
308                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk)+rhd(ji,jj+1,jk-1) )    &
309                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk)+rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
310               ! add to the general momentum trend
311               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
312               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
313            END DO
314         END DO
315      END DO
316      !
317      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zhpi, zhpj )
318      !
319   END SUBROUTINE hpg_zco
320
321
322   SUBROUTINE hpg_zps( kt )
323      !!---------------------------------------------------------------------
324      !!                 ***  ROUTINE hpg_zps  ***
325      !!
326      !! ** Method  :   z-coordinate plus partial steps case.  blahblah...
327      !!
328      !! ** Action  : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
329      !!----------------------------------------------------------------------
330      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
331      !!
332      INTEGER  ::   ji, jj, jk                       ! dummy loop indices
333      INTEGER  ::   iku, ikv                         ! temporary integers
334      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1, zcoef2, zcoef3   ! temporary scalars
335      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
336      !!----------------------------------------------------------------------
337      !
338      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zhpi, zhpj )
339      !
340      IF( kt == nit000 ) THEN
341         IF(lwp) WRITE(numout,*)
342         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zps : hydrostatic pressure gradient trend'
343         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate with partial steps - vector optimization'
344      ENDIF
345
346      ! Partial steps: bottom before horizontal gradient of t, s, rd at the last ocean level
347!jc      CALL zps_hde    ( kt, jpts, tsn, gtsu, gtsv, rhd, gru , grv )
348
349      ! Local constant initialization
350      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
351
352      !  Surface value (also valid in partial step case)
353      DO jj = 2, jpjm1
354         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
355            zcoef1 = zcoef0 * e3w_n(ji,jj,1)
356            ! hydrostatic pressure gradient
357            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj  ,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
358            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji  ,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
359            ! add to the general momentum trend
360            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
361            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
362         END DO
363      END DO
364
365      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
366      DO jk = 2, jpkm1
367         DO jj = 2, jpjm1
368            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
369               zcoef1 = zcoef0 * e3w_n(ji,jj,jk)
370               ! hydrostatic pressure gradient
371               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
372                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
373                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
374
375               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
376                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
377                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
378               ! add to the general momentum trend
379               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
380               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
381            END DO
382         END DO
383      END DO
384
385      ! partial steps correction at the last level  (use gru & grv computed in zpshde.F90)
386      DO jj = 2, jpjm1
387         DO ji = 2, jpim1
388            iku = mbku(ji,jj)
389            ikv = mbkv(ji,jj)
390            zcoef2 = zcoef0 * MIN( e3w_n(ji,jj,iku), e3w_n(ji+1,jj  ,iku) )
391            zcoef3 = zcoef0 * MIN( e3w_n(ji,jj,ikv), e3w_n(ji  ,jj+1,ikv) )
392            IF( iku > 1 ) THEN            ! on i-direction (level 2 or more)
393               ua  (ji,jj,iku) = ua(ji,jj,iku) - zhpi(ji,jj,iku)         ! subtract old value
394               zhpi(ji,jj,iku) = zhpi(ji,jj,iku-1)                   &   ! compute the new one
395                  &            + zcoef2 * ( rhd(ji+1,jj,iku-1) - rhd(ji,jj,iku-1) + gru(ji,jj) ) * r1_e1u(ji,jj)
396               ua  (ji,jj,iku) = ua(ji,jj,iku) + zhpi(ji,jj,iku)         ! add the new one to the general momentum trend
397            ENDIF
398            IF( ikv > 1 ) THEN            ! on j-direction (level 2 or more)
399               va  (ji,jj,ikv) = va(ji,jj,ikv) - zhpj(ji,jj,ikv)         ! subtract old value
400               zhpj(ji,jj,ikv) = zhpj(ji,jj,ikv-1)                   &   ! compute the new one
401                  &            + zcoef3 * ( rhd(ji,jj+1,ikv-1) - rhd(ji,jj,ikv-1) + grv(ji,jj) ) * r1_e2v(ji,jj)
402               va  (ji,jj,ikv) = va(ji,jj,ikv) + zhpj(ji,jj,ikv)         ! add the new one to the general momentum trend
403            ENDIF
404         END DO
405      END DO
406      !
407      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zhpi, zhpj )
408      !
409   END SUBROUTINE hpg_zps
410
411
412   SUBROUTINE hpg_sco( kt )
413      !!---------------------------------------------------------------------
414      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
415      !!
416      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
417      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
418      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
419      !!      density gradient along the model level from the suface to that
420      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
421      !!      to the horizontal pressure gradient :
422      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
423      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
424      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
425      !!         ua = ua - 1/e1u * zhpi
426      !!         va = va - 1/e2v * zhpj
427      !!
428      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
429      !!----------------------------------------------------------------------
430      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
431      !!
432      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jii, jjj                 ! dummy loop indices
433      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad, ztmp       ! temporary scalars
434      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2                     ! local logical variables
435      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
436      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::  zcpx, zcpy !W/D pressure filter
437      !!----------------------------------------------------------------------
438      !
439      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
440      IF( ln_wd ) CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
441      !
442      IF( kt == nit000 ) THEN
443         IF(lwp) WRITE(numout,*)
444         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_sco : hydrostatic pressure gradient trend'
445         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
446      ENDIF
447      !
448      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
449      IF ( ln_linssh ) THEN   ;   znad = 0._wp         ! Fixed    volume: density anomaly
450      ELSE                    ;   znad = 1._wp         ! Variable volume: density
451      ENDIF
452      !
453      IF( ln_wd ) THEN
454        DO jj = 2, jpjm1
455           DO ji = 2, jpim1 
456             ll_tmp1 = MIN(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji+1,jj) ) >                &
457                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji+1,jj) ) .AND.            &
458                  &    MAX(   sshn(ji,jj) + ht_wd(ji,jj),   sshn(ji+1,jj) + ht_wd(ji+1,jj) ) &
459                  &                                                         > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
460             ll_tmp2 = ( ABS( sshn(ji,jj)               -   sshn(ji+1,jj) ) > 1.E-12 ) .AND. (             &
461                  &    MAX(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji+1,jj) ) >                &
462                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
463
464             IF(ll_tmp1) THEN
465               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
466             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
467               ! no worries about  sshn(ji+1,jj) -  sshn(ji  ,jj) = 0, it won't happen ! here
468               zcpx(ji,jj) = ABS( (sshn(ji+1,jj) + ht_wd(ji+1,jj) - sshn(ji,jj) - ht_wd(ji,jj)) &
469                           &    / (sshn(ji+1,jj) -  sshn(ji  ,jj)) )
470             ELSE
471               zcpx(ji,jj) = 0._wp
472             END IF
473     
474             ll_tmp1 = MIN(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji,jj+1) ) >                &
475                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji,jj+1) ) .AND.            &
476                  &    MAX(   sshn(ji,jj) + ht_wd(ji,jj),   sshn(ji,jj+1) + ht_wd(ji,jj+1) ) &
477                  &                                                         > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
478             ll_tmp2 = ( ABS( sshn(ji,jj)               -   sshn(ji,jj+1) ) > 1.E-12 ) .AND. (             &
479                  &    MAX(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji,jj+1) ) >                &
480                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
481
482             IF(ll_tmp1) THEN
483               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
484             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
485               ! no worries about  sshn(ji,jj+1) -  sshn(ji,jj  ) = 0, it won't happen ! here
486               zcpy(ji,jj) = ABS( (sshn(ji,jj+1) + ht_wd(ji,jj+1) - sshn(ji,jj) - ht_wd(ji,jj)) &
487                           &    / (sshn(ji,jj+1) -  sshn(ji,jj  )) )
488             ELSE
489               zcpy(ji,jj) = 0._wp
490             END IF
491           END DO
492        END DO
493        CALL lbc_lnk( zcpx, 'U', 1._wp )    ;   CALL lbc_lnk( zcpy, 'V', 1._wp )
494      END IF
495
496    IF (ln_2d) THEN
497        ! Surface value
498        DO jj = 2, jpjm1
499           DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
500              ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
501              zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w_n(ji+1,jj  ,1) * znad   &
502                 &                      - e3w_n(ji  ,jj  ,1) * znad ) * r1_e1u(ji,jj)
503              zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w_n(ji  ,jj+1,1) * znad   &
504                 &                      - e3w_n(ji  ,jj  ,1) * znad ) * r1_e2v(ji,jj)
505              ! s-coordinate pressure gradient correction
506              zuap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
507                 &           * ( gde3w_n(ji+1,jj,1) - gde3w_n(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
508              zvap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
509                 &           * ( gde3w_n(ji,jj+1,1) - gde3w_n(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
510
511
512              IF( ln_wd ) THEN
513
514                zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
515                zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
516                zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
517                zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
518              ENDIF
519
520              ! add to the general momentum trend
521              ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1) + zuap * umask(ji,jj,1)
522              va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1) + zvap * vmask(ji,jj,1)
523           END DO
524        END DO
525
526        ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
527        DO jk = 2, jpkm1
528           DO jj = 2, jpjm1
529              DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
530                 ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
531                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e1u(ji,jj)   &
532                    &           * (  e3w_n(ji+1,jj,jk) * ( 2*znad )   &
533                    &              - e3w_n(ji  ,jj,jk) * ( 2*znad )  )
534                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e2v(ji,jj)   &
535                    &           * (  e3w_n(ji,jj+1,jk) * ( 2*znad )   &
536                    &              - e3w_n(ji,jj  ,jk) * ( 2*znad )  )
537                 ! s-coordinate pressure gradient correction
538                 zuap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
539                    &           * ( gde3w_n(ji+1,jj  ,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) ) * r1_e1u(ji,jj)
540                 zvap = -zcoef0 * ( 2._wp * znad )   &
541                    &           * ( gde3w_n(ji  ,jj+1,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) ) * r1_e2v(ji,jj)
542
543                 IF( ln_wd ) THEN
544                   zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
545                   zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
546                   zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
547                   zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
548                 ENDIF
549
550                 ! add to the general momentum trend
551                 ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap * umask(ji,jj,1)
552                 va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap * vmask(ji,jj,1)
553              END DO
554           END DO
555        END DO
556
557    ELSE
558
559        ! Surface value
560        DO jj = 2, jpjm1
561           DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
562              ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
563              zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w_n(ji+1,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji+1,jj  ,1) )    &
564                 &                      - e3w_n(ji  ,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
565              zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w_n(ji  ,jj+1,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj+1,1) )    &
566                 &                      - e3w_n(ji  ,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
567              ! s-coordinate pressure gradient correction
568              zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
569                 &           * ( gde3w_n(ji+1,jj,1) - gde3w_n(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
570              zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
571                 &           * ( gde3w_n(ji,jj+1,1) - gde3w_n(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
572
573
574              IF( ln_wd ) THEN
575
576                zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
577                zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
578                zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
579                zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
580              ENDIF
581
582              ! add to the general momentum trend
583              ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
584              va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
585           END DO
586        END DO
587
588        ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
589        DO jk = 2, jpkm1
590           DO jj = 2, jpjm1
591              DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
592                 ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
593                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e1u(ji,jj)   &
594                    &           * (  e3w_n(ji+1,jj,jk) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad )   &
595                    &              - e3w_n(ji  ,jj,jk) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad )  )
596                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e2v(ji,jj)   &
597                    &           * (  e3w_n(ji,jj+1,jk) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad )   &
598                    &              - e3w_n(ji,jj  ,jk) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad )  )
599                 ! s-coordinate pressure gradient correction
600                 zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj  ,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
601                    &           * ( gde3w_n(ji+1,jj  ,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) ) * r1_e1u(ji,jj)
602                 zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji  ,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
603                    &           * ( gde3w_n(ji  ,jj+1,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) ) * r1_e2v(ji,jj)
604
605                 IF( ln_wd ) THEN
606                   zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
607                   zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
608                   zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
609                   zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
610                 ENDIF
611
612                 ! add to the general momentum trend
613                 ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
614                 va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
615              END DO
616           END DO
617        END DO
618    END IF  ! if ln_2d
619
620      !
621      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj )
622      IF( ln_wd ) CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
623      !
624   END SUBROUTINE hpg_sco
625
626
627   SUBROUTINE hpg_isf( kt )
628      !!---------------------------------------------------------------------
629      !!                  ***  ROUTINE hpg_isf  ***
630      !!
631      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
632      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
633      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
634      !!      density gradient along the model level from the suface to that
635      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
636      !!      to the horizontal pressure gradient :
637      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
638      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
639      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
640      !!         ua = ua - 1/e1u * zhpi
641      !!         va = va - 1/e2v * zhpj
642      !!      iceload is added and partial cell case are added to the top and bottom
643      !!     
644      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
645      !!----------------------------------------------------------------------
646      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
647      !!
648      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt, iktp1i, iktp1j   ! dummy loop indices
649      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad          ! temporary scalars
650      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::  zhpi, zhpj
651      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:)   ::  ztstop
652      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)     ::  zrhdtop_oce
653      !!----------------------------------------------------------------------
654      !
655      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,  2, ztstop) 
656      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj)
657      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,     zrhdtop_oce )
658      !
659      ! Local constant initialization
660      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
661 
662      ! To use density and not density anomaly
663      znad=1._wp
664
665      ! iniitialised to 0. zhpi zhpi
666      zhpi(:,:,:)=0._wp ; zhpj(:,:,:)=0._wp
667
668      ! compute rhd at the ice/oce interface (ocean side)
669      ! usefull to reduce residual current in the test case ISOMIP with no melting
670      DO ji=1,jpi
671        DO jj=1,jpj
672          ikt=mikt(ji,jj)
673          ztstop(ji,jj,1)=tsn(ji,jj,ikt,1)
674          ztstop(ji,jj,2)=tsn(ji,jj,ikt,2)
675        END DO
676      END DO
677      CALL eos( ztstop, risfdep, zrhdtop_oce )
678
679!==================================================================================     
680!===== Compute surface value =====================================================
681!==================================================================================
682      DO jj = 2, jpjm1
683         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
684            ikt    = mikt(ji,jj)
685            iktp1i = mikt(ji+1,jj)
686            iktp1j = mikt(ji,jj+1)
687            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces and ice shelf pressure
688            ! we assume ISF is in isostatic equilibrium
689            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w_n(ji+1,jj,iktp1i)                                    &
690               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji+1,jj,iktp1i) + zrhdtop_oce(ji+1,jj) )   &
691               &                                  - 0.5_wp * e3w_n(ji,jj,ikt)                                         &
692               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
693               &                                  + ( riceload(ji+1,jj) - riceload(ji,jj))                            ) 
694            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w_n(ji,jj+1,iktp1j)                                    &
695               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj+1,iktp1j) + zrhdtop_oce(ji,jj+1) )   &
696               &                                  - 0.5_wp * e3w_n(ji,jj,ikt)                                         & 
697               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
698               &                                  + ( riceload(ji,jj+1) - riceload(ji,jj))                            ) 
699            ! s-coordinate pressure gradient correction (=0 if z coordinate)
700            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
701               &           * ( gde3w_n(ji+1,jj,1) - gde3w_n(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
702            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
703               &           * ( gde3w_n(ji,jj+1,1) - gde3w_n(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
704            ! add to the general momentum trend
705            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + (zhpi(ji,jj,1) + zuap) * umask(ji,jj,1)
706            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + (zhpj(ji,jj,1) + zvap) * vmask(ji,jj,1)
707         END DO
708      END DO
709!==================================================================================     
710!===== Compute interior value =====================================================
711!==================================================================================
712      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
713      DO jk = 2, jpkm1
714         DO jj = 2, jpjm1
715            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
716               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
717               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)   &
718                  &           * (  e3w_n(ji+1,jj,jk) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji+1,jj,jk)   &
719                  &              - e3w_n(ji  ,jj,jk) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji  ,jj,jk)   )
720               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
721                  &           * (  e3w_n(ji,jj+1,jk) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj+1,jk)   &
722                  &              - e3w_n(ji,jj  ,jk) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj  ,jk)   )
723               ! s-coordinate pressure gradient correction
724               zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
725                  &           * ( gde3w_n(ji+1,jj  ,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
726               zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
727                  &           * ( gde3w_n(ji  ,jj+1,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
728               ! add to the general momentum trend
729               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + (zhpi(ji,jj,jk) + zuap) * umask(ji,jj,jk)
730               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + (zhpj(ji,jj,jk) + zvap) * vmask(ji,jj,jk)
731            END DO
732         END DO
733      END DO
734     !
735      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,2  , ztstop)
736      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk, zhpi, zhpj)
737      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj    , zrhdtop_oce )
738      !
739   END SUBROUTINE hpg_isf
740
741
742   SUBROUTINE hpg_djc( kt )
743      !!---------------------------------------------------------------------
744      !!                  ***  ROUTINE hpg_djc  ***
745      !!
746      !! ** Method  :   Density Jacobian with Cubic polynomial scheme
747      !!
748      !! Reference: Shchepetkin and McWilliams, J. Geophys. Res., 108(C3), 3090, 2003
749      !!----------------------------------------------------------------------
750      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
751      !!
752      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
753      REAL(wp) ::   zcoef0, zep, cffw   ! temporary scalars
754      REAL(wp) ::   z1_10, cffu, cffx   !    "         "
755      REAL(wp) ::   z1_12, cffv, cffy   !    "         "
756      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2    ! local logical variables
757      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  zhpi, zhpj
758      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  dzx, dzy, dzz, dzu, dzv, dzw
759      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow
760      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::  rho_i, rho_j, rho_k
761      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::  zcpx, zcpy    !W/D pressure filter
762      !!----------------------------------------------------------------------
763      !
764      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, dzx  , dzy  , dzz  , dzu  , dzv  , dzw   )
765      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow )
766      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, jpk, rho_i, rho_j, rho_k,  zhpi,  zhpj        )
767      IF( ln_wd ) CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
768      !
769      !
770      IF( ln_wd ) THEN
771        DO jj = 2, jpjm1
772           DO ji = 2, jpim1 
773             ll_tmp1 = MIN(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji+1,jj) ) >                &
774                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji+1,jj) ) .AND.            &
775                  &    MAX(   sshn(ji,jj) + ht_wd(ji,jj),   sshn(ji+1,jj) + ht_wd(ji+1,jj) ) &
776                  &                                                         > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
777             ll_tmp2 = ( ABS( sshn(ji,jj)               -   sshn(ji+1,jj) ) > 1.E-12 ) .AND. (             &
778                  &    MAX(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji+1,jj) ) >                &
779                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
780
781             IF(ll_tmp1) THEN
782               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
783             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
784               ! no worries about  sshn(ji+1,jj) -  sshn(ji  ,jj) = 0, it won't happen ! here
785               zcpx(ji,jj) = ABS( (sshn(ji+1,jj) + ht_wd(ji+1,jj) - sshn(ji,jj) - ht_wd(ji,jj)) &
786                           &    / (sshn(ji+1,jj) -  sshn(ji  ,jj)) )
787             ELSE
788               zcpx(ji,jj) = 0._wp
789             END IF
790     
791             ll_tmp1 = MIN(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji,jj+1) ) >                &
792                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji,jj+1) ) .AND.            &
793                  &    MAX(   sshn(ji,jj) + ht_wd(ji,jj),   sshn(ji,jj+1) + ht_wd(ji,jj+1) ) &
794                  &                                                         > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
795             ll_tmp2 = ( ABS( sshn(ji,jj)               -   sshn(ji,jj+1) ) > 1.E-12 ) .AND. (             &
796                  &    MAX(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji,jj+1) ) >                &
797                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
798
799             IF(ll_tmp1) THEN
800               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
801             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
802               ! no worries about  sshn(ji,jj+1) -  sshn(ji,jj  ) = 0, it won't happen ! here
803               zcpy(ji,jj) = ABS( (sshn(ji,jj+1) + ht_wd(ji,jj+1) - sshn(ji,jj) - ht_wd(ji,jj)) &
804                           &    / (sshn(ji,jj+1) -  sshn(ji,jj  )) )
805             ELSE
806               zcpy(ji,jj) = 0._wp
807             END IF
808           END DO
809        END DO
810        CALL lbc_lnk( zcpx, 'U', 1._wp )    ;   CALL lbc_lnk( zcpy, 'V', 1._wp )
811      END IF
812
813      IF( kt == nit000 ) THEN
814         IF(lwp) WRITE(numout,*)
815         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_djc : hydrostatic pressure gradient trend'
816         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, density Jacobian with cubic polynomial scheme'
817      ENDIF
818
819      ! Local constant initialization
820      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
821      z1_10  = 1._wp / 10._wp
822      z1_12  = 1._wp / 12._wp
823
824      !----------------------------------------------------------------------------------------
825      !  compute and store in provisional arrays elementary vertical and horizontal differences
826      !----------------------------------------------------------------------------------------
827
828!!bug gm   Not a true bug, but... dzz=e3w  for dzx, dzy verify what it is really
829
830      DO jk = 2, jpkm1
831         DO jj = 2, jpjm1
832            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
833               drhoz(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1)
834               dzz  (ji,jj,jk) = gde3w_n(ji  ,jj  ,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk-1)
835               drhox(ji,jj,jk) = rhd    (ji+1,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
836               dzx  (ji,jj,jk) = gde3w_n(ji+1,jj  ,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk  )
837               drhoy(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
838               dzy  (ji,jj,jk) = gde3w_n(ji  ,jj+1,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk  )
839            END DO
840         END DO
841      END DO
842
843      !-------------------------------------------------------------------------
844      ! compute harmonic averages using eq. 5.18
845      !-------------------------------------------------------------------------
846      zep = 1.e-15
847
848!!bug  gm  drhoz not defined at level 1 and used (jk-1 with jk=2)
849!!bug  gm  idem for drhox, drhoy et ji=jpi and jj=jpj
850
851      DO jk = 2, jpkm1
852         DO jj = 2, jpjm1
853            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
854               cffw = 2._wp * drhoz(ji  ,jj  ,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)
855
856               cffu = 2._wp * drhox(ji+1,jj  ,jk) * drhox(ji,jj,jk  )
857               cffx = 2._wp * dzx  (ji+1,jj  ,jk) * dzx  (ji,jj,jk  )
858
859               cffv = 2._wp * drhoy(ji  ,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk  )
860               cffy = 2._wp * dzy  (ji  ,jj+1,jk) * dzy  (ji,jj,jk  )
861
862               IF( cffw > zep) THEN
863                  drhow(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoz(ji,jj,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)   &
864                     &                    / ( drhoz(ji,jj,jk) + drhoz(ji,jj,jk-1) )
865               ELSE
866                  drhow(ji,jj,jk) = 0._wp
867               ENDIF
868
869               dzw(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzz(ji,jj,jk) * dzz(ji,jj,jk-1)   &
870                  &                  / ( dzz(ji,jj,jk) + dzz(ji,jj,jk-1) )
871
872               IF( cffu > zep ) THEN
873                  drhou(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhox(ji+1,jj,jk) * drhox(ji,jj,jk)   &
874                     &                    / ( drhox(ji+1,jj,jk) + drhox(ji,jj,jk) )
875               ELSE
876                  drhou(ji,jj,jk ) = 0._wp
877               ENDIF
878
879               IF( cffx > zep ) THEN
880                  dzu(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzx(ji+1,jj,jk) * dzx(ji,jj,jk)   &
881                     &                  / ( dzx(ji+1,jj,jk) + dzx(ji,jj,jk) )
882               ELSE
883                  dzu(ji,jj,jk) = 0._wp
884               ENDIF
885
886               IF( cffv > zep ) THEN
887                  drhov(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoy(ji,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk)   &
888                     &                    / ( drhoy(ji,jj+1,jk) + drhoy(ji,jj,jk) )
889               ELSE
890                  drhov(ji,jj,jk) = 0._wp
891               ENDIF
892
893               IF( cffy > zep ) THEN
894                  dzv(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzy(ji,jj+1,jk) * dzy(ji,jj,jk)   &
895                     &                  / ( dzy(ji,jj+1,jk) + dzy(ji,jj,jk) )
896               ELSE
897                  dzv(ji,jj,jk) = 0._wp
898               ENDIF
899
900            END DO
901         END DO
902      END DO
903
904      !----------------------------------------------------------------------------------
905      ! apply boundary conditions at top and bottom using 5.36-5.37
906      !----------------------------------------------------------------------------------
907      drhow(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:, 2 ) - drhoz(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,  2  )
908      drhou(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhox(:,:, 2 ) - drhox(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,  2  )
909      drhov(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:, 2 ) - drhoy(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,  2  )
910
911      drhow(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:,jpk) - drhoz(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,jpkm1)
912      drhou(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhox(:,:,jpk) - drhox(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,jpkm1)
913      drhov(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:,jpk) - drhoy(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,jpkm1)
914
915
916      !--------------------------------------------------------------
917      ! Upper half of top-most grid box, compute and store
918      !-------------------------------------------------------------
919
920!!bug gm   :  e3w-gde3w = 0.5*e3w  ....  and gde3w(2)-gde3w(1)=e3w(2) ....   to be verified
921!          true if gde3w is really defined as the sum of the e3w scale factors as, it seems to me, it should be
922
923      DO jj = 2, jpjm1
924         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
925            rho_k(ji,jj,1) = -grav * ( e3w_n(ji,jj,1) - gde3w_n(ji,jj,1) )               &
926               &                   * (  rhd(ji,jj,1)                                     &
927               &                     + 0.5_wp * ( rhd    (ji,jj,2) - rhd    (ji,jj,1) )  &
928               &                              * ( e3w_n  (ji,jj,1) - gde3w_n(ji,jj,1) )  &
929               &                              / ( gde3w_n(ji,jj,2) - gde3w_n(ji,jj,1) )  )
930         END DO
931      END DO
932
933!!bug gm    : here also, simplification is possible
934!!bug gm    : optimisation: 1/10 and 1/12 the division should be done before the loop
935
936      DO jk = 2, jpkm1
937         DO jj = 2, jpjm1
938            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
939
940               rho_k(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk-1) )                                   &
941                  &                     * ( gde3w_n(ji,jj,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk-1) )                                   &
942                  &            - grav * z1_10 * (                                                                   &
943                  &     ( drhow  (ji,jj,jk) - drhow  (ji,jj,jk-1) )                                                     &
944                  &   * ( gde3w_n(ji,jj,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( dzw  (ji,jj,jk) + dzw  (ji,jj,jk-1) ) )   &
945                  &   - ( dzw    (ji,jj,jk) - dzw    (ji,jj,jk-1) )                                                     &
946                  &   * ( rhd    (ji,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( drhow(ji,jj,jk) + drhow(ji,jj,jk-1) ) )   &
947                  &                             )
948
949               rho_i(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                   &
950                  &                     * ( gde3w_n(ji+1,jj,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) )                                   &
951                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
952                  &     ( drhou  (ji+1,jj,jk) - drhou  (ji,jj,jk) )                                                     &
953                  &   * ( gde3w_n(ji+1,jj,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzu  (ji+1,jj,jk) + dzu  (ji,jj,jk) ) )   &
954                  &   - ( dzu    (ji+1,jj,jk) - dzu    (ji,jj,jk) )                                                     &
955                  &   * ( rhd    (ji+1,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhou(ji+1,jj,jk) + drhou(ji,jj,jk) ) )   &
956                  &                            )
957
958               rho_j(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                 &
959                  &                     * ( gde3w_n(ji,jj+1,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) )                                   &
960                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
961                  &     ( drhov  (ji,jj+1,jk) - drhov  (ji,jj,jk) )                                                     &
962                  &   * ( gde3w_n(ji,jj+1,jk) - gde3w_n(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzv  (ji,jj+1,jk) + dzv  (ji,jj,jk) ) )   &
963                  &   - ( dzv    (ji,jj+1,jk) - dzv    (ji,jj,jk) )                                                     &
964                  &   * ( rhd    (ji,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhov(ji,jj+1,jk) + drhov(ji,jj,jk) ) )   &
965                  &                            )
966
967            END DO
968         END DO
969      END DO
970      CALL lbc_lnk(rho_k,'W',1.)
971      CALL lbc_lnk(rho_i,'U',1.)
972      CALL lbc_lnk(rho_j,'V',1.)
973
974
975      ! ---------------
976      !  Surface value
977      ! ---------------
978      DO jj = 2, jpjm1
979         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
980            zhpi(ji,jj,1) = ( rho_k(ji+1,jj  ,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_i(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
981            zhpj(ji,jj,1) = ( rho_k(ji  ,jj+1,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_j(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
982            IF( ln_wd ) THEN
983              zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
984              zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
985            ENDIF
986            ! add to the general momentum trend
987            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
988            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
989         END DO
990      END DO
991
992      ! ----------------
993      !  interior value   (2=<jk=<jpkm1)
994      ! ----------------
995      DO jk = 2, jpkm1
996         DO jj = 2, jpjm1
997            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
998               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
999               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)                                &
1000                  &           + (  ( rho_k(ji+1,jj,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
1001                  &              - ( rho_i(ji  ,jj,jk) - rho_i(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
1002               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)                                &
1003                  &           + (  ( rho_k(ji,jj+1,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
1004                  &               -( rho_j(ji,jj  ,jk) - rho_j(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
1005               IF( ln_wd ) THEN
1006                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
1007                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
1008               ENDIF
1009               ! add to the general momentum trend
1010               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
1011               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
1012            END DO
1013         END DO
1014      END DO
1015      !
1016      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, dzx  , dzy  , dzz  , dzu  , dzv  , dzw   )
1017      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow )
1018      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, jpk, rho_i, rho_j, rho_k,  zhpi,  zhpj        )
1019      IF( ln_wd ) CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
1020      !
1021   END SUBROUTINE hpg_djc
1022
1023
1024   SUBROUTINE hpg_prj( kt )
1025      !!---------------------------------------------------------------------
1026      !!                  ***  ROUTINE hpg_prj  ***
1027      !!
1028      !! ** Method  :   s-coordinate case.
1029      !!      A Pressure-Jacobian horizontal pressure gradient method
1030      !!      based on the constrained cubic-spline interpolation for
1031      !!      all vertical coordinate systems
1032      !!
1033      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
1034      !!----------------------------------------------------------------------
1035      INTEGER, PARAMETER  :: polynomial_type = 1    ! 1: cubic spline, 2: linear
1036      INTEGER, INTENT(in) ::   kt                   ! ocean time-step index
1037      !!
1038      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jkk                 ! dummy loop indices
1039      REAL(wp) ::   zcoef0, znad                    ! local scalars
1040      !
1041      !! The local variables for the correction term
1042      INTEGER  :: jk1, jis, jid, jjs, jjd
1043      LOGICAL  :: ll_tmp1, ll_tmp2                  ! local logical variables
1044      REAL(wp) :: zuijk, zvijk, zpwes, zpwed, zpnss, zpnsd, zdeps
1045      REAL(wp) :: zrhdt1
1046      REAL(wp) :: zdpdx1, zdpdx2, zdpdy1, zdpdy2
1047      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zdept, zrhh
1048      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:,:) ::   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp
1049      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::   zsshu_n, zsshv_n
1050      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:)   ::  zcpx, zcpy    !W/D pressure filter
1051      !!----------------------------------------------------------------------
1052      !
1053      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp )
1054      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,jpk,   zdept, zrhh )
1055      CALL wrk_alloc( jpi,jpj,       zsshu_n, zsshv_n )
1056      IF( ln_wd ) CALL wrk_alloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
1057      !
1058      IF( kt == nit000 ) THEN
1059         IF(lwp) WRITE(numout,*)
1060         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_prj : hydrostatic pressure gradient trend'
1061         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, cubic spline pressure Jacobian'
1062      ENDIF
1063
1064      ! Local constant initialization
1065      zcoef0 = - grav
1066      znad = 1._wp
1067      IF( ln_linssh )   znad = 0._wp
1068
1069      IF( ln_wd ) THEN
1070        DO jj = 2, jpjm1
1071           DO ji = 2, jpim1 
1072             ll_tmp1 = MIN(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji+1,jj) ) >                &
1073                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji+1,jj) ) .AND.            &
1074                  &    MAX(   sshn(ji,jj) + ht_wd(ji,jj),   sshn(ji+1,jj) + ht_wd(ji+1,jj) ) &
1075                  &                                                         > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1076             ll_tmp2 = ( ABS( sshn(ji,jj)               -   sshn(ji+1,jj) ) > 1.E-12 ) .AND. (             &
1077                  &    MAX(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji+1,jj) ) >                &
1078                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1079
1080             IF(ll_tmp1) THEN
1081               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
1082             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1083               ! no worries about  sshn(ji+1,jj) -  sshn(ji  ,jj) = 0, it won't happen ! here
1084               zcpx(ji,jj) = ABS( (sshn(ji+1,jj) + ht_wd(ji+1,jj) - sshn(ji,jj) - ht_wd(ji,jj)) &
1085                           &    / (sshn(ji+1,jj) -  sshn(ji  ,jj)) )
1086             ELSE
1087               zcpx(ji,jj) = 0._wp
1088             END IF
1089     
1090             ll_tmp1 = MIN(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji,jj+1) ) >                &
1091                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji,jj+1) ) .AND.            &
1092                  &    MAX(   sshn(ji,jj) + ht_wd(ji,jj),   sshn(ji,jj+1) + ht_wd(ji,jj+1) ) &
1093                  &                                                         > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1094             ll_tmp2 = ( ABS( sshn(ji,jj)               -   sshn(ji,jj+1) ) > 1.E-12 ) .AND. (             &
1095                  &    MAX(   sshn(ji,jj)               ,   sshn(ji,jj+1) ) >                &
1096                  &    MAX( -ht_wd(ji,jj)               , -ht_wd(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1097
1098             IF(ll_tmp1) THEN
1099               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
1100             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1101               ! no worries about  sshn(ji,jj+1) -  sshn(ji,jj  ) = 0, it won't happen ! here
1102               zcpy(ji,jj) = ABS( (sshn(ji,jj+1) + ht_wd(ji,jj+1) - sshn(ji,jj) - ht_wd(ji,jj)) &
1103                           &    / (sshn(ji,jj+1) -  sshn(ji,jj  )) )
1104             ELSE
1105               zcpy(ji,jj) = 0._wp
1106             END IF
1107           END DO
1108        END DO
1109        CALL lbc_lnk( zcpx, 'U', 1._wp )    ;   CALL lbc_lnk( zcpy, 'V', 1._wp )
1110      END IF
1111
1112      ! Clean 3-D work arrays
1113      zhpi(:,:,:) = 0._wp
1114      zrhh(:,:,:) = rhd(:,:,:)
1115
1116      ! Preparing vertical density profile "zrhh(:,:,:)" for hybrid-sco coordinate
1117      DO jj = 1, jpj
1118        DO ji = 1, jpi
1119          jk = mbkt(ji,jj)+1
1120          IF(     jk <=  0   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,    :   ) = 0._wp
1121          ELSEIF( jk ==  1   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,jk+1:jpk) = rhd(ji,jj,jk)
1122          ELSEIF( jk < jpkm1 ) THEN
1123             DO jkk = jk+1, jpk
1124                zrhh(ji,jj,jkk) = interp1(gde3w_n(ji,jj,jkk  ), gde3w_n(ji,jj,jkk-1),   &
1125                   &                      gde3w_n(ji,jj,jkk-2), rhd    (ji,jj,jkk-1), rhd(ji,jj,jkk-2))
1126             END DO
1127          ENDIF
1128        END DO
1129      END DO
1130
1131      ! Transfer the depth of "T(:,:,:)" to vertical coordinate "zdept(:,:,:)"
1132      DO jj = 1, jpj
1133         DO ji = 1, jpi
1134            zdept(ji,jj,1) = 0.5_wp * e3w_n(ji,jj,1) - sshn(ji,jj) * znad
1135         END DO
1136      END DO
1137
1138      DO jk = 2, jpk
1139         DO jj = 1, jpj
1140            DO ji = 1, jpi
1141               zdept(ji,jj,jk) = zdept(ji,jj,jk-1) + e3w_n(ji,jj,jk)
1142            END DO
1143         END DO
1144      END DO
1145
1146      fsp(:,:,:) = zrhh (:,:,:)
1147      xsp(:,:,:) = zdept(:,:,:)
1148
1149      ! Construct the vertical density profile with the
1150      ! constrained cubic spline interpolation
1151      ! rho(z) = asp + bsp*z + csp*z^2 + dsp*z^3
1152      CALL cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1153
1154      ! Integrate the hydrostatic pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,1)"
1155      DO jj = 2, jpj
1156        DO ji = 2, jpi
1157          zrhdt1 = zrhh(ji,jj,1) - interp3( zdept(ji,jj,1), asp(ji,jj,1), bsp(ji,jj,1),  &
1158             &                                              csp(ji,jj,1), dsp(ji,jj,1) ) * 0.25_wp * e3w_n(ji,jj,1)
1159
1160          ! assuming linear profile across the top half surface layer
1161          zhpi(ji,jj,1) =  0.5_wp * e3w_n(ji,jj,1) * zrhdt1
1162        END DO
1163      END DO
1164
1165      ! Calculate the pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,2:jpkm1)"
1166      DO jk = 2, jpkm1
1167        DO jj = 2, jpj
1168          DO ji = 2, jpi
1169            zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) +                                  &
1170               &             integ_spline( zdept(ji,jj,jk-1), zdept(ji,jj,jk),   &
1171               &                           asp  (ji,jj,jk-1), bsp  (ji,jj,jk-1), &
1172               &                           csp  (ji,jj,jk-1), dsp  (ji,jj,jk-1)  )
1173          END DO
1174        END DO
1175      END DO
1176
1177      ! Z coordinate of U(ji,jj,1:jpkm1) and V(ji,jj,1:jpkm1)
1178
1179      ! Prepare zsshu_n and zsshv_n
1180      DO jj = 2, jpjm1
1181        DO ji = 2, jpim1
1182!!gm BUG ?    if it is ssh at u- & v-point then it should be:
1183!          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * sshn(ji,jj) + e1e2t(ji+1,jj) * sshn(ji+1,jj)) * &
1184!                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1185!          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * sshn(ji,jj) + e1e2t(ji,jj+1) * sshn(ji,jj+1)) * &
1186!                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1187!!gm not this:
1188          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2u(ji,jj) * sshn(ji,jj) + e1e2u(ji+1, jj) * sshn(ji+1,jj)) * &
1189                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1190          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2v(ji,jj) * sshn(ji,jj) + e1e2v(ji+1, jj) * sshn(ji,jj+1)) * &
1191                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1192        END DO
1193      END DO
1194
1195      CALL lbc_lnk (zsshu_n, 'U', 1.)
1196      CALL lbc_lnk (zsshv_n, 'V', 1.)
1197
1198      DO jj = 2, jpjm1
1199        DO ji = 2, jpim1
1200          zu(ji,jj,1) = - ( e3u_n(ji,jj,1) - zsshu_n(ji,jj) * znad) 
1201          zv(ji,jj,1) = - ( e3v_n(ji,jj,1) - zsshv_n(ji,jj) * znad)
1202        END DO
1203      END DO
1204
1205      DO jk = 2, jpkm1
1206        DO jj = 2, jpjm1
1207          DO ji = 2, jpim1
1208            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk-1) - e3u_n(ji,jj,jk)
1209            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk-1) - e3v_n(ji,jj,jk)
1210          END DO
1211        END DO
1212      END DO
1213
1214      DO jk = 1, jpkm1
1215        DO jj = 2, jpjm1
1216          DO ji = 2, jpim1
1217            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3u_n(ji,jj,jk)
1218            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3v_n(ji,jj,jk)
1219          END DO
1220        END DO
1221      END DO
1222
1223      DO jk = 1, jpkm1
1224        DO jj = 2, jpjm1
1225          DO ji = 2, jpim1
1226            zu(ji,jj,jk) = MIN(  zu(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1227            zu(ji,jj,jk) = MAX(  zu(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1228            zv(ji,jj,jk) = MIN(  zv(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1229            zv(ji,jj,jk) = MAX(  zv(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1230          END DO
1231        END DO
1232      END DO
1233
1234
1235      DO jk = 1, jpkm1
1236        DO jj = 2, jpjm1
1237          DO ji = 2, jpim1
1238            zpwes = 0._wp; zpwed = 0._wp
1239            zpnss = 0._wp; zpnsd = 0._wp
1240            zuijk = zu(ji,jj,jk)
1241            zvijk = zv(ji,jj,jk)
1242
1243            !!!!!     for u equation
1244            IF( jk <= mbku(ji,jj) ) THEN
1245               IF( -zdept(ji+1,jj,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1246                 jis = ji + 1; jid = ji
1247               ELSE
1248                 jis = ji;     jid = ji +1
1249               ENDIF
1250
1251               ! integrate the pressure on the shallow side
1252               jk1 = jk
1253               DO WHILE ( -zdept(jis,jj,jk1) > zuijk )
1254                 IF( jk1 == mbku(ji,jj) ) THEN
1255                   zuijk = -zdept(jis,jj,jk1)
1256                   EXIT
1257                 ENDIF
1258                 zdeps = MIN(zdept(jis,jj,jk1+1), -zuijk)
1259                 zpwes = zpwes +                                    &
1260                      integ_spline(zdept(jis,jj,jk1), zdeps,            &
1261                             asp(jis,jj,jk1),    bsp(jis,jj,jk1), &
1262                             csp(jis,jj,jk1),    dsp(jis,jj,jk1))
1263                 jk1 = jk1 + 1
1264               END DO
1265
1266               ! integrate the pressure on the deep side
1267               jk1 = jk
1268               DO WHILE ( -zdept(jid,jj,jk1) < zuijk )
1269                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1270                   zdeps = zdept(jid,jj,1) + MIN(zuijk, sshn(jid,jj)*znad)
1271                   zrhdt1 = zrhh(jid,jj,1) - interp3(zdept(jid,jj,1), asp(jid,jj,1), &
1272                                                     bsp(jid,jj,1),   csp(jid,jj,1), &
1273                                                     dsp(jid,jj,1)) * zdeps
1274                   zpwed  = zpwed + 0.5_wp * (zrhh(jid,jj,1) + zrhdt1) * zdeps
1275                   EXIT
1276                 ENDIF
1277                 zdeps = MAX(zdept(jid,jj,jk1-1), -zuijk)
1278                 zpwed = zpwed +                                        &
1279                        integ_spline(zdeps,              zdept(jid,jj,jk1), &
1280                               asp(jid,jj,jk1-1), bsp(jid,jj,jk1-1),  &
1281                               csp(jid,jj,jk1-1), dsp(jid,jj,jk1-1) )
1282                 jk1 = jk1 - 1
1283               END DO
1284
1285               ! update the momentum trends in u direction
1286
1287               zdpdx1 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * ( zhpi(ji+1,jj,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1288               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1289                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * &
1290                    &    ( REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed) + (sshn(ji+1,jj)-sshn(ji,jj)) )
1291                ELSE
1292                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed)
1293               ENDIF
1294               IF( ln_wd ) THEN
1295                  zdpdx1 = zdpdx1 * zcpx(ji,jj)
1296                  zdpdx2 = zdpdx2 * zcpx(ji,jj)
1297               ENDIF
1298               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + (zdpdx1 + zdpdx2) * umask(ji,jj,jk) 
1299            ENDIF
1300
1301            !!!!!     for v equation
1302            IF( jk <= mbkv(ji,jj) ) THEN
1303               IF( -zdept(ji,jj+1,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1304                 jjs = jj + 1; jjd = jj
1305               ELSE
1306                 jjs = jj    ; jjd = jj + 1
1307               ENDIF
1308
1309               ! integrate the pressure on the shallow side
1310               jk1 = jk
1311               DO WHILE ( -zdept(ji,jjs,jk1) > zvijk )
1312                 IF( jk1 == mbkv(ji,jj) ) THEN
1313                   zvijk = -zdept(ji,jjs,jk1)
1314                   EXIT
1315                 ENDIF
1316                 zdeps = MIN(zdept(ji,jjs,jk1+1), -zvijk)
1317                 zpnss = zpnss +                                      &
1318                        integ_spline(zdept(ji,jjs,jk1), zdeps,            &
1319                               asp(ji,jjs,jk1),    bsp(ji,jjs,jk1), &
1320                               csp(ji,jjs,jk1),    dsp(ji,jjs,jk1) )
1321                 jk1 = jk1 + 1
1322               END DO
1323
1324               ! integrate the pressure on the deep side
1325               jk1 = jk
1326               DO WHILE ( -zdept(ji,jjd,jk1) < zvijk )
1327                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1328                   zdeps = zdept(ji,jjd,1) + MIN(zvijk, sshn(ji,jjd)*znad)
1329                   zrhdt1 = zrhh(ji,jjd,1) - interp3(zdept(ji,jjd,1), asp(ji,jjd,1), &
1330                                                     bsp(ji,jjd,1),   csp(ji,jjd,1), &
1331                                                     dsp(ji,jjd,1) ) * zdeps
1332                   zpnsd  = zpnsd + 0.5_wp * (zrhh(ji,jjd,1) + zrhdt1) * zdeps
1333                   EXIT
1334                 ENDIF
1335                 zdeps = MAX(zdept(ji,jjd,jk1-1), -zvijk)
1336                 zpnsd = zpnsd +                                        &
1337                        integ_spline(zdeps,              zdept(ji,jjd,jk1), &
1338                               asp(ji,jjd,jk1-1), bsp(ji,jjd,jk1-1), &
1339                               csp(ji,jjd,jk1-1), dsp(ji,jjd,jk1-1) )
1340                 jk1 = jk1 - 1
1341               END DO
1342
1343
1344               ! update the momentum trends in v direction
1345
1346               zdpdy1 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * ( zhpi(ji,jj+1,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1347               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1348                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * &
1349                          ( REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd) + (sshn(ji,jj+1)-sshn(ji,jj)) )
1350               ELSE
1351                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd )
1352               ENDIF
1353               IF( ln_wd ) THEN
1354                  zdpdy1 = zdpdy1 * zcpy(ji,jj)
1355                  zdpdy2 = zdpdy2 * zcpy(ji,jj)
1356               ENDIF
1357
1358               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + (zdpdy1 + zdpdy2) * vmask(ji,jj,jk)
1359            ENDIF
1360               !
1361            END DO
1362         END DO
1363      END DO
1364      !
1365      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp )
1366      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,jpk,   zdept, zrhh )
1367      CALL wrk_dealloc( jpi,jpj,       zsshu_n, zsshv_n )
1368      IF( ln_wd ) CALL wrk_dealloc( jpi,jpj, zcpx, zcpy )
1369      !
1370   END SUBROUTINE hpg_prj
1371
1372
1373   SUBROUTINE cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1374      !!----------------------------------------------------------------------
1375      !!                 ***  ROUTINE cspline  ***
1376      !!
1377      !! ** Purpose :   constrained cubic spline interpolation
1378      !!
1379      !! ** Method  :   f(x) = asp + bsp*x + csp*x^2 + dsp*x^3
1380      !!
1381      !! Reference: CJC Kruger, Constrained Cubic Spline Interpoltation
1382      !!----------------------------------------------------------------------
1383      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   fsp, xsp           ! value and coordinate
1384      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   asp, bsp, csp, dsp ! coefficients of the interpoated function
1385      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   polynomial_type    ! 1: cubic spline   ;   2: Linear
1386      !
1387      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
1388      INTEGER  ::   jpi, jpj, jpkm1
1389      REAL(wp) ::   zdf1, zdf2, zddf1, zddf2, ztmp1, ztmp2, zdxtmp
1390      REAL(wp) ::   zdxtmp1, zdxtmp2, zalpha
1391      REAL(wp) ::   zdf(size(fsp,3))
1392      !!----------------------------------------------------------------------
1393      !
1394!!gm  WHAT !!!!!   THIS IS VERY DANGEROUS !!!!! 
1395      jpi   = size(fsp,1)
1396      jpj   = size(fsp,2)
1397      jpkm1 = MAX( 1, size(fsp,3) - 1 )
1398      !
1399      IF (polynomial_type == 1) THEN     ! Constrained Cubic Spline
1400         DO ji = 1, jpi
1401            DO jj = 1, jpj
1402           !!Fritsch&Butland's method, 1984 (preferred, but more computation)
1403           !    DO jk = 2, jpkm1-1
1404           !       zdxtmp1 = xsp(ji,jj,jk)   - xsp(ji,jj,jk-1)
1405           !       zdxtmp2 = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1406           !       zdf1    = ( fsp(ji,jj,jk)   - fsp(ji,jj,jk-1) ) / zdxtmp1
1407           !       zdf2    = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)   ) / zdxtmp2
1408           !
1409           !       zalpha = ( zdxtmp1 + 2._wp * zdxtmp2 ) / ( zdxtmp1 + zdxtmp2 ) / 3._wp
1410           !
1411           !       IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1412           !           zdf(jk) = 0._wp
1413           !       ELSE
1414           !         zdf(jk) = zdf1 * zdf2 / ( ( 1._wp - zalpha ) * zdf1 + zalpha * zdf2 )
1415           !       ENDIF
1416           !    END DO
1417
1418           !!Simply geometric average
1419               DO jk = 2, jpkm1-1
1420                  zdf1 = (fsp(ji,jj,jk) - fsp(ji,jj,jk-1)) / (xsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk-1))
1421                  zdf2 = (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / (xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk))
1422
1423                  IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1424                     zdf(jk) = 0._wp
1425                  ELSE
1426                     zdf(jk) = 2._wp * zdf1 * zdf2 / (zdf1 + zdf2)
1427                  ENDIF
1428               END DO
1429
1430               zdf(1)     = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,2) - fsp(ji,jj,1) ) / &
1431                          &          ( xsp(ji,jj,2) - xsp(ji,jj,1) )           -  0.5_wp * zdf(2)
1432               zdf(jpkm1) = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,jpkm1) - fsp(ji,jj,jpkm1-1) ) / &
1433                          &          ( xsp(ji,jj,jpkm1) - xsp(ji,jj,jpkm1-1) ) - 0.5_wp * zdf(jpkm1 - 1)
1434
1435               DO jk = 1, jpkm1 - 1
1436                 zdxtmp = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1437                 ztmp1  = (zdf(jk+1) + 2._wp * zdf(jk)) / zdxtmp
1438                 ztmp2  =  6._wp * (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / zdxtmp / zdxtmp
1439                 zddf1  = -2._wp * ztmp1 + ztmp2
1440                 ztmp1  = (2._wp * zdf(jk+1) + zdf(jk)) / zdxtmp
1441                 zddf2  =  2._wp * ztmp1 - ztmp2
1442
1443                 dsp(ji,jj,jk) = (zddf2 - zddf1) / 6._wp / zdxtmp
1444                 csp(ji,jj,jk) = ( xsp(ji,jj,jk+1) * zddf1 - xsp(ji,jj,jk)*zddf2 ) / 2._wp / zdxtmp
1445                 bsp(ji,jj,jk) = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk) ) / zdxtmp - &
1446                               & csp(ji,jj,jk) * ( xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk) ) - &
1447                               & dsp(ji,jj,jk) * ((xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk))**2 - &
1448                               &                   xsp(ji,jj,jk+1) * xsp(ji,jj,jk))
1449                 asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk) * (bsp(ji,jj,jk) + &
1450                               &                (xsp(ji,jj,jk) * (csp(ji,jj,jk) + &
1451                               &                 dsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk))))
1452               END DO
1453            END DO
1454         END DO
1455
1456      ELSEIF ( polynomial_type == 2 ) THEN     ! Linear
1457         DO ji = 1, jpi
1458            DO jj = 1, jpj
1459               DO jk = 1, jpkm1-1
1460                  zdxtmp =xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1461                  ztmp1 = fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)
1462
1463                  dsp(ji,jj,jk) = 0._wp
1464                  csp(ji,jj,jk) = 0._wp
1465                  bsp(ji,jj,jk) = ztmp1 / zdxtmp
1466                  asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - bsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk)
1467               END DO
1468            END DO
1469         END DO
1470
1471      ELSE
1472           CALL ctl_stop( 'invalid polynomial type in cspline' )
1473      ENDIF
1474
1475   END SUBROUTINE cspline
1476
1477
1478   FUNCTION interp1(x, xl, xr, fl, fr)  RESULT(f)
1479      !!----------------------------------------------------------------------
1480      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1481      !!
1482      !! ** Purpose :   1-d linear interpolation
1483      !!
1484      !! ** Method  :   interpolation is straight forward
1485      !!                extrapolation is also permitted (no value limit)
1486      !!----------------------------------------------------------------------
1487      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, xl, xr, fl, fr
1488      REAL(wp)             ::  f ! result of the interpolation (extrapolation)
1489      REAL(wp)             ::  zdeltx
1490      !!----------------------------------------------------------------------
1491      !
1492      zdeltx = xr - xl
1493      IF( abs(zdeltx) <= 10._wp * EPSILON(x) ) THEN
1494         f = 0.5_wp * (fl + fr)
1495      ELSE
1496         f = ( (x - xl ) * fr - ( x - xr ) * fl ) / zdeltx
1497      ENDIF
1498      !
1499   END FUNCTION interp1
1500
1501
1502   FUNCTION interp2( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1503      !!----------------------------------------------------------------------
1504      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1505      !!
1506      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline interpolation
1507      !!
1508      !! ** Method  :  cubic spline interpolation
1509      !!
1510      !!----------------------------------------------------------------------
1511      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1512      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1513      !!----------------------------------------------------------------------
1514      !
1515      f = a + x* ( b + x * ( c + d * x ) )
1516      !
1517   END FUNCTION interp2
1518
1519
1520   FUNCTION interp3( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1521      !!----------------------------------------------------------------------
1522      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1523      !!
1524      !! ** Purpose :   Calculate the first order of deriavtive of
1525      !!                a cubic spline function y=a+b*x+c*x^2+d*x^3
1526      !!
1527      !! ** Method  :   f=dy/dx=b+2*c*x+3*d*x^2
1528      !!
1529      !!----------------------------------------------------------------------
1530      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1531      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1532      !!----------------------------------------------------------------------
1533      !
1534      f = b + x * ( 2._wp * c + 3._wp * d * x)
1535      !
1536   END FUNCTION interp3
1537
1538
1539   FUNCTION integ_spline( xl, xr, a, b, c, d )  RESULT(f)
1540      !!----------------------------------------------------------------------
1541      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1542      !!
1543      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline integration
1544      !!
1545      !! ** Method  :  integrate polynomial a+bx+cx^2+dx^3 from xl to xr
1546      !!
1547      !!----------------------------------------------------------------------
1548      REAL(wp), INTENT(in) ::  xl, xr, a, b, c, d
1549      REAL(wp)             ::  za1, za2, za3
1550      REAL(wp)             ::  f                   ! integration result
1551      !!----------------------------------------------------------------------
1552      !
1553      za1 = 0.5_wp * b
1554      za2 = c / 3.0_wp
1555      za3 = 0.25_wp * d
1556      !
1557      f  = xr * ( a + xr * ( za1 + xr * ( za2 + za3 * xr ) ) ) - &
1558         & xl * ( a + xl * ( za1 + xl * ( za2 + za3 * xl ) ) )
1559      !
1560   END FUNCTION integ_spline
1561
1562   !!======================================================================
1563END MODULE dynhpg
1564
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.