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.
dynspg_ts.F90 in branches/UKMO/r5518_INGV1_WAVE-coupling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/UKMO/r5518_INGV1_WAVE-coupling/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynspg_ts.F90 @ 7099

Last change on this file since 7099 was 7099, checked in by jcastill, 7 years ago

Changes as in r7078 of the original ING branch: branches/2015/dev_r5936_INGV1_WAVE

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 55.8 KB
Line 
1MODULE dynspg_ts
2   !!======================================================================
3   !! History :   1.0  ! 2004-12  (L. Bessieres, G. Madec)  Original code
4   !!              -   ! 2005-11  (V. Garnier, G. Madec)  optimization
5   !!              -   ! 2006-08  (S. Masson)  distributed restart using iom
6   !!             2.0  ! 2007-07  (D. Storkey) calls to BDY routines
7   !!              -   ! 2008-01  (R. Benshila)  change averaging method
8   !!             3.2  ! 2009-07  (R. Benshila, G. Madec) Complete revisit associated to vvl reactivation
9   !!             3.3  ! 2010-09  (D. Storkey, E. O'Dea) update for BDY for Shelf configurations
10   !!             3.3  ! 2011-03  (R. Benshila, R. Hordoir, P. Oddo) update calculation of ub_b
11   !!             3.5  ! 2013-07  (J. Chanut) Switch to Forward-backward time stepping
12   !!             3.6  ! 2013-11  (A. Coward) Update for z-tilde compatibility
13   !!---------------------------------------------------------------------
14#if defined key_dynspg_ts   ||   defined key_esopa
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   !!   'key_dynspg_ts'         split explicit free surface
17   !!----------------------------------------------------------------------
18   !!   dyn_spg_ts  : compute surface pressure gradient trend using a time-
19   !!                 splitting scheme and add to the general trend
20   !!----------------------------------------------------------------------
21   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
22   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
23   USE sbc_oce         ! surface boundary condition: ocean
24   USE sbcisf          ! ice shelf variable (fwfisf)
25   USE dynspg_oce      ! surface pressure gradient variables
26   USE phycst          ! physical constants
27   USE dynvor          ! vorticity term
28   USE bdy_par         ! for lk_bdy
29   USE bdytides        ! open boundary condition data     
30   USE bdydyn2d        ! open boundary conditions on barotropic variables
31   USE sbctide         ! tides
32   USE updtide         ! tide potential
33   USE lib_mpp         ! distributed memory computing library
34   USE lbclnk          ! ocean lateral boundary conditions (or mpp link)
35   USE prtctl          ! Print control
36   USE in_out_manager  ! I/O manager
37   USE iom             ! IOM library
38   USE restart         ! only for lrst_oce
39   USE zdf_oce         ! Bottom friction coefts
40   USE wrk_nemo        ! Memory Allocation
41   USE timing          ! Timing   
42   USE sbcapr          ! surface boundary condition: atmospheric pressure
43   USE dynadv, ONLY: ln_dynadv_vec
44   USE sbcwave, ONLY: usd2d, vsd2d
45#if defined key_agrif
46   USE agrif_opa_interp ! agrif
47#endif
48#if defined key_asminc   
49   USE asminc          ! Assimilation increment
50#endif
51
52   IMPLICIT NONE
53   PRIVATE
54
55   PUBLIC dyn_spg_ts        ! routine called in dynspg.F90
56   PUBLIC dyn_spg_ts_alloc  !    "      "     "    "
57   PUBLIC dyn_spg_ts_init   !    "      "     "    "
58   PUBLIC ts_rst            !    "      "     "    "
59
60   INTEGER, SAVE :: icycle  ! Number of barotropic sub-steps for each internal step nn_baro <= 2.5 nn_baro
61   REAL(wp),SAVE :: rdtbt   ! Barotropic time step
62
63   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:) :: &
64                    wgtbtp1, &              ! Primary weights used for time filtering of barotropic variables
65                    wgtbtp2                 ! Secondary weights used for time filtering of barotropic variables
66
67   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  zwz          ! ff/h at F points
68   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  ftnw, ftne   ! triad of coriolis parameter
69   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  ftsw, ftse   ! (only used with een vorticity scheme)
70
71   ! Arrays below are saved to allow testing of the "no time averaging" option
72   ! If this option is not retained, these could be replaced by temporary arrays
73   REAL(wp), ALLOCATABLE, SAVE, DIMENSION(:,:) ::  sshbb_e, sshb_e, & ! Instantaneous barotropic arrays
74                                                   ubb_e, ub_e,     &
75                                                   vbb_e, vb_e
76
77   !! * Substitutions
78#  include "domzgr_substitute.h90"
79#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
80   !!----------------------------------------------------------------------
81   !! NEMO/OPA 3.5 , NEMO Consortium (2013)
82   !! $Id$
83   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
84   !!----------------------------------------------------------------------
85CONTAINS
86
87   INTEGER FUNCTION dyn_spg_ts_alloc()
88      !!----------------------------------------------------------------------
89      !!                  ***  routine dyn_spg_ts_alloc  ***
90      !!----------------------------------------------------------------------
91      INTEGER :: ierr(3)
92      !!----------------------------------------------------------------------
93      ierr(:) = 0
94
95      ALLOCATE( sshb_e(jpi,jpj), sshbb_e(jpi,jpj), &
96         &      ub_e(jpi,jpj)  , vb_e(jpi,jpj)   , &
97         &      ubb_e(jpi,jpj) , vbb_e(jpi,jpj)  , STAT= ierr(1) )
98
99      ALLOCATE( wgtbtp1(3*nn_baro), wgtbtp2(3*nn_baro), zwz(jpi,jpj), STAT= ierr(2) )
100
101      IF( ln_dynvor_een .or. ln_dynvor_een_old ) ALLOCATE( ftnw(jpi,jpj) , ftne(jpi,jpj) , & 
102                                                    &      ftsw(jpi,jpj) , ftse(jpi,jpj) , STAT=ierr(3) )
103
104      dyn_spg_ts_alloc = MAXVAL(ierr(:))
105
106      IF( lk_mpp                )   CALL mpp_sum( dyn_spg_ts_alloc )
107      IF( dyn_spg_ts_alloc /= 0 )   CALL ctl_warn('dynspg_oce_alloc: failed to allocate arrays')
108      !
109   END FUNCTION dyn_spg_ts_alloc
110
111   SUBROUTINE dyn_spg_ts( kt )
112      !!----------------------------------------------------------------------
113      !!
114      !! ** Purpose :   
115      !!      -Compute the now trend due to the explicit time stepping
116      !!      of the quasi-linear barotropic system.
117      !!
118      !! ** Method  : 
119      !!      Barotropic variables are advanced from internal time steps
120      !!      "n"   to "n+1" if ln_bt_fw=T
121      !!      or from
122      !!      "n-1" to "n+1" if ln_bt_fw=F
123      !!      thanks to a generalized forward-backward time stepping (see ref. below).
124      !!
125      !! ** Action :
126      !!      -Update the filtered free surface at step "n+1"      : ssha
127      !!      -Update filtered barotropic velocities at step "n+1" : ua_b, va_b
128      !!      -Compute barotropic advective velocities at step "n" : un_adv, vn_adv
129      !!      These are used to advect tracers and are compliant with discrete
130      !!      continuity equation taken at the baroclinic time steps. This
131      !!      ensures tracers conservation.
132      !!      -Update 3d trend (ua, va) with barotropic component.
133      !!
134      !! References : Shchepetkin, A.F. and J.C. McWilliams, 2005:
135      !!              The regional oceanic modeling system (ROMS):
136      !!              a split-explicit, free-surface,
137      !!              topography-following-coordinate oceanic model.
138      !!              Ocean Modelling, 9, 347-404.
139      !!---------------------------------------------------------------------
140      !
141      INTEGER, INTENT(in)  ::   kt   ! ocean time-step index
142      !
143      LOGICAL  ::   ll_fw_start        ! if true, forward integration
144      LOGICAL  ::   ll_init             ! if true, special startup of 2d equations
145      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jn        ! dummy loop indices
146      INTEGER  ::   ikbu, ikbv, noffset      ! local integers
147      REAL(wp) ::   zraur, z1_2dt_b, z2dt_bf    ! local scalars
148      REAL(wp) ::   zx1, zy1, zx2, zy2         !   -      -
149      REAL(wp) ::   z1_12, z1_8, z1_4, z1_2    !   -      -
150      REAL(wp) ::   zu_spg, zv_spg             !   -      -
151      REAL(wp) ::   zhura, zhvra               !   -      -
152      REAL(wp) ::   za0, za1, za2, za3           !   -      -
153      !
154      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zun_e, zvn_e, zsshp2_e
155      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zu_trd, zv_trd, zu_frc, zv_frc, zssh_frc
156      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zu_sum, zv_sum, zwx, zwy, zhdiv
157      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zhup2_e, zhvp2_e, zhust_e, zhvst_e
158      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zsshu_a, zsshv_a
159      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zhf
160      !!----------------------------------------------------------------------
161      !
162      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_start('dyn_spg_ts')
163      !
164      !                                         !* Allocate temporary arrays
165      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zsshp2_e, zhdiv )
166      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zu_trd, zv_trd, zun_e, zvn_e  )
167      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zwx, zwy, zu_sum, zv_sum, zssh_frc, zu_frc, zv_frc)
168      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zhup2_e, zhvp2_e, zhust_e, zhvst_e)
169      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zsshu_a, zsshv_a                                   )
170      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zhf )
171      !
172      !                                         !* Local constant initialization
173      z1_12 = 1._wp / 12._wp 
174      z1_8  = 0.125_wp                                   
175      z1_4  = 0.25_wp
176      z1_2  = 0.5_wp     
177      zraur = 1._wp / rau0
178      !
179      IF( kt == nit000 .AND. neuler == 0 ) THEN    ! reciprocal of baroclinic time step
180        z2dt_bf = rdt
181      ELSE
182        z2dt_bf = 2.0_wp * rdt
183      ENDIF
184      z1_2dt_b = 1.0_wp / z2dt_bf 
185      !
186      ll_init = ln_bt_av                           ! if no time averaging, then no specific restart
187      ll_fw_start = .FALSE.
188      !
189                                                       ! time offset in steps for bdy data update
190      IF (.NOT.ln_bt_fw) THEN ; noffset=-2*nn_baro ; ELSE ;  noffset = 0 ; ENDIF
191      !
192      IF( kt == nit000 ) THEN                !* initialisation
193         !
194         IF(lwp) WRITE(numout,*)
195         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn_spg_ts : surface pressure gradient trend'
196         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~   free surface with time splitting'
197         IF(lwp) WRITE(numout,*)
198         !
199         IF (neuler==0) ll_init=.TRUE.
200         !
201         IF (ln_bt_fw.OR.(neuler==0)) THEN
202           ll_fw_start=.TRUE.
203           noffset = 0
204         ELSE
205           ll_fw_start=.FALSE.
206         ENDIF
207         !
208         ! Set averaging weights and cycle length:
209         CALL ts_wgt(ln_bt_av, ll_fw_start, icycle, wgtbtp1, wgtbtp2)
210         !
211         !
212      ENDIF
213      !
214      ! Set arrays to remove/compute coriolis trend.
215      ! Do it once at kt=nit000 if volume is fixed, else at each long time step.
216      ! Note that these arrays are also used during barotropic loop. These are however frozen
217      ! although they should be updated in the variable volume case. Not a big approximation.
218      ! To remove this approximation, copy lines below inside barotropic loop
219      ! and update depths at T-F points (ht and zhf resp.) at each barotropic time step
220      !
221      IF ( kt == nit000 .OR. lk_vvl ) THEN
222         IF ( ln_dynvor_een_old ) THEN
223            DO jj = 1, jpjm1
224               DO ji = 1, jpim1
225                  zwz(ji,jj) =   ( ht(ji  ,jj+1) + ht(ji+1,jj+1) +                    &
226                        &          ht(ji  ,jj  ) + ht(ji+1,jj  )   ) / 4._wp 
227                  IF( zwz(ji,jj) /= 0._wp )   zwz(ji,jj) = 1._wp / zwz(ji,jj)
228               END DO
229            END DO
230            CALL lbc_lnk( zwz, 'F', 1._wp )
231            zwz(:,:) = ff(:,:) * zwz(:,:)
232
233            ftne(1,:) = 0._wp ; ftnw(1,:) = 0._wp ; ftse(1,:) = 0._wp ; ftsw(1,:) = 0._wp
234            DO jj = 2, jpj
235               DO ji = fs_2, jpi   ! vector opt.
236                  ftne(ji,jj) = zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1)
237                  ftnw(ji,jj) = zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  )
238                  ftse(ji,jj) = zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1)
239                  ftsw(ji,jj) = zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  )
240               END DO
241            END DO
242         ELSE IF ( ln_dynvor_een ) THEN
243            DO jj = 1, jpjm1
244               DO ji = 1, jpim1
245                  zwz(ji,jj) =   ( ht(ji  ,jj+1) + ht(ji+1,jj+1) +                     &
246                        &          ht(ji  ,jj  ) + ht(ji+1,jj  )   )                   &
247                        &      / ( MAX( 1.0_wp, tmask(ji  ,jj+1, 1) + tmask(ji+1,jj+1, 1) +    &
248                        &                       tmask(ji  ,jj  , 1) + tmask(ji+1,jj  , 1) ) )
249                  IF( zwz(ji,jj) /= 0._wp )   zwz(ji,jj) = 1._wp / zwz(ji,jj)
250               END DO
251            END DO
252            CALL lbc_lnk( zwz, 'F', 1._wp )
253            zwz(:,:) = ff(:,:) * zwz(:,:)
254
255            ftne(1,:) = 0._wp ; ftnw(1,:) = 0._wp ; ftse(1,:) = 0._wp ; ftsw(1,:) = 0._wp
256            DO jj = 2, jpj
257               DO ji = fs_2, jpi   ! vector opt.
258                  ftne(ji,jj) = zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1)
259                  ftnw(ji,jj) = zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji  ,jj  )
260                  ftse(ji,jj) = zwz(ji  ,jj  ) + zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1)
261                  ftsw(ji,jj) = zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji-1,jj-1) + zwz(ji-1,jj  )
262               END DO
263            END DO
264         ELSE
265            zwz(:,:) = 0._wp
266            zhf(:,:) = 0.
267            IF ( .not. ln_sco ) THEN
268! JC: It not clear yet what should be the depth at f-points over land in z-coordinate case
269!     Set it to zero for the time being
270!              IF( rn_hmin < 0._wp ) THEN    ;   jk = - INT( rn_hmin )                                      ! from a nb of level
271!              ELSE                          ;   jk = MINLOC( gdepw_0, mask = gdepw_0 > rn_hmin, dim = 1 )  ! from a depth
272!              ENDIF
273!              zhf(:,:) = gdepw_0(:,:,jk+1)
274            ELSE
275               zhf(:,:) = hbatf(:,:)
276            END IF
277
278            DO jj = 1, jpjm1
279               zhf(:,jj) = zhf(:,jj)*(1._wp- umask(:,jj,1) * umask(:,jj+1,1))
280            END DO
281
282            DO jk = 1, jpkm1
283               DO jj = 1, jpjm1
284                  zhf(:,jj) = zhf(:,jj) + fse3f_n(:,jj,jk) * umask(:,jj,jk) * umask(:,jj+1,jk)
285               END DO
286            END DO
287            CALL lbc_lnk( zhf, 'F', 1._wp )
288            ! JC: TBC. hf should be greater than 0
289            DO jj = 1, jpj
290               DO ji = 1, jpi
291                  IF( zhf(ji,jj) /= 0._wp )   zwz(ji,jj) = 1._wp / zhf(ji,jj) ! zhf is actually hf here but it saves an array
292               END DO
293            END DO
294            zwz(:,:) = ff(:,:) * zwz(:,:)
295         ENDIF
296      ENDIF
297      !
298      ! If forward start at previous time step, and centered integration,
299      ! then update averaging weights:
300      IF ((.NOT.ln_bt_fw).AND.((neuler==0).AND.(kt==nit000+1))) THEN
301         ll_fw_start=.FALSE.
302         CALL ts_wgt(ln_bt_av, ll_fw_start, icycle, wgtbtp1, wgtbtp2)
303      ENDIF
304                         
305      ! -----------------------------------------------------------------------------
306      !  Phase 1 : Coupling between general trend and barotropic estimates (1st step)
307      ! -----------------------------------------------------------------------------
308      !     
309      !
310      !                                   !* e3*d/dt(Ua) (Vertically integrated)
311      !                                   ! --------------------------------------------------
312      zu_frc(:,:) = 0._wp
313      zv_frc(:,:) = 0._wp
314      !
315      DO jk = 1, jpkm1
316         zu_frc(:,:) = zu_frc(:,:) + fse3u_n(:,:,jk) * ua(:,:,jk) * umask(:,:,jk)
317         zv_frc(:,:) = zv_frc(:,:) + fse3v_n(:,:,jk) * va(:,:,jk) * vmask(:,:,jk)         
318      END DO
319      !
320      zu_frc(:,:) = zu_frc(:,:) * hur(:,:)
321      zv_frc(:,:) = zv_frc(:,:) * hvr(:,:)
322      !
323      !
324      !                                   !* baroclinic momentum trend (remove the vertical mean trend)
325      DO jk = 1, jpkm1                    ! -----------------------------------------------------------
326         DO jj = 2, jpjm1
327            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
328               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) - zu_frc(ji,jj) * umask(ji,jj,jk)
329               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) - zv_frc(ji,jj) * vmask(ji,jj,jk)
330            END DO
331         END DO
332      END DO
333      !                                   !* barotropic Coriolis trends (vorticity scheme dependent)
334      !                                   ! --------------------------------------------------------
335      zwx(:,:) = un_b(:,:) * hu(:,:) * e2u(:,:)        ! now fluxes
336      zwy(:,:) = vn_b(:,:) * hv(:,:) * e1v(:,:)
337      !
338      IF( ln_dynvor_ene .OR. ln_dynvor_mix ) THEN      ! energy conserving or mixed scheme
339         DO jj = 2, jpjm1
340            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
341               zy1 = ( zwy(ji,jj-1) + zwy(ji+1,jj-1) ) / e1u(ji,jj)
342               zy2 = ( zwy(ji,jj  ) + zwy(ji+1,jj  ) ) / e1u(ji,jj)
343               zx1 = ( zwx(ji-1,jj) + zwx(ji-1,jj+1) ) / e2v(ji,jj)
344               zx2 = ( zwx(ji  ,jj) + zwx(ji  ,jj+1) ) / e2v(ji,jj)
345               ! energy conserving formulation for planetary vorticity term
346               zu_trd(ji,jj) = z1_4 * ( zwz(ji  ,jj-1) * zy1 + zwz(ji,jj) * zy2 )
347               zv_trd(ji,jj) =-z1_4 * ( zwz(ji-1,jj  ) * zx1 + zwz(ji,jj) * zx2 )
348            END DO
349         END DO
350         !
351      ELSEIF ( ln_dynvor_ens ) THEN                    ! enstrophy conserving scheme
352         DO jj = 2, jpjm1
353            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
354               zy1 =   z1_8 * ( zwy(ji  ,jj-1) + zwy(ji+1,jj-1) &
355                 &            + zwy(ji  ,jj  ) + zwy(ji+1,jj  ) ) / e1u(ji,jj)
356               zx1 = - z1_8 * ( zwx(ji-1,jj  ) + zwx(ji-1,jj+1) &
357                 &            + zwx(ji  ,jj  ) + zwx(ji  ,jj+1) ) / e2v(ji,jj)
358               zu_trd(ji,jj)  = zy1 * ( zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji,jj) )
359               zv_trd(ji,jj)  = zx1 * ( zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji,jj) )
360            END DO
361         END DO
362         !
363      ELSEIF ( ln_dynvor_een .or. ln_dynvor_een_old ) THEN  ! enstrophy and energy conserving scheme
364         DO jj = 2, jpjm1
365            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
366               zu_trd(ji,jj) = + z1_12 / e1u(ji,jj) * (  ftne(ji,jj  ) * zwy(ji  ,jj  ) &
367                &                                      + ftnw(ji+1,jj) * zwy(ji+1,jj  ) &
368                &                                      + ftse(ji,jj  ) * zwy(ji  ,jj-1) &
369                &                                      + ftsw(ji+1,jj) * zwy(ji+1,jj-1) )
370               zv_trd(ji,jj) = - z1_12 / e2v(ji,jj) * (  ftsw(ji,jj+1) * zwx(ji-1,jj+1) &
371                &                                      + ftse(ji,jj+1) * zwx(ji  ,jj+1) &
372                &                                      + ftnw(ji,jj  ) * zwx(ji-1,jj  ) &
373                &                                      + ftne(ji,jj  ) * zwx(ji  ,jj  ) )
374            END DO
375         END DO
376         !
377      ENDIF 
378      !
379      !                                   !* Right-Hand-Side of the barotropic momentum equation
380      !                                   ! ----------------------------------------------------
381      IF( lk_vvl ) THEN                         ! Variable volume : remove surface pressure gradient
382         DO jj = 2, jpjm1 
383            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
384               zu_trd(ji,jj) = zu_trd(ji,jj) - grav * (  sshn(ji+1,jj  ) - sshn(ji  ,jj  )  ) / e1u(ji,jj)
385               zv_trd(ji,jj) = zv_trd(ji,jj) - grav * (  sshn(ji  ,jj+1) - sshn(ji  ,jj  )  ) / e2v(ji,jj)
386            END DO
387         END DO
388      ENDIF
389
390      DO jj = 2, jpjm1                          ! Remove coriolis term (and possibly spg) from barotropic trend
391         DO ji = fs_2, fs_jpim1
392             zu_frc(ji,jj) = zu_frc(ji,jj) - zu_trd(ji,jj) * umask(ji,jj,1)
393             zv_frc(ji,jj) = zv_frc(ji,jj) - zv_trd(ji,jj) * vmask(ji,jj,1)
394          END DO
395      END DO 
396      !
397      !                 ! Add bottom stress contribution from baroclinic velocities:     
398      IF (ln_bt_fw) THEN
399         DO jj = 2, jpjm1                         
400            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
401               ikbu = mbku(ji,jj)       
402               ikbv = mbkv(ji,jj)   
403               zwx(ji,jj) = un(ji,jj,ikbu) - un_b(ji,jj) ! NOW bottom baroclinic velocities
404               zwy(ji,jj) = vn(ji,jj,ikbv) - vn_b(ji,jj)
405            END DO
406         END DO
407      ELSE
408         DO jj = 2, jpjm1
409            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
410               ikbu = mbku(ji,jj)       
411               ikbv = mbkv(ji,jj)   
412               zwx(ji,jj) = ub(ji,jj,ikbu) - ub_b(ji,jj) ! BEFORE bottom baroclinic velocities
413               zwy(ji,jj) = vb(ji,jj,ikbv) - vb_b(ji,jj)
414            END DO
415         END DO
416      ENDIF
417      !
418      ! Note that the "unclipped" bottom friction parameter is used even with explicit drag
419      zu_frc(:,:) = zu_frc(:,:) + hur(:,:) * bfrua(:,:) * zwx(:,:)
420      zv_frc(:,:) = zv_frc(:,:) + hvr(:,:) * bfrva(:,:) * zwy(:,:)
421      !       
422      IF (ln_bt_fw) THEN                        ! Add wind forcing
423         zu_frc(:,:) =  zu_frc(:,:) + zraur * utau(:,:) * hur(:,:)
424         zv_frc(:,:) =  zv_frc(:,:) + zraur * vtau(:,:) * hvr(:,:)
425      ELSE
426         zu_frc(:,:) =  zu_frc(:,:) + zraur * z1_2 * ( utau_b(:,:) + utau(:,:) ) * hur(:,:)
427         zv_frc(:,:) =  zv_frc(:,:) + zraur * z1_2 * ( vtau_b(:,:) + vtau(:,:) ) * hvr(:,:)
428      ENDIF 
429      !
430      IF ( ln_apr_dyn ) THEN                    ! Add atm pressure forcing
431         IF (ln_bt_fw) THEN
432            DO jj = 2, jpjm1             
433               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
434                  zu_spg =  grav * (  ssh_ib (ji+1,jj  ) - ssh_ib (ji,jj) ) /e1u(ji,jj)
435                  zv_spg =  grav * (  ssh_ib (ji  ,jj+1) - ssh_ib (ji,jj) ) /e2v(ji,jj)
436                  zu_frc(ji,jj) = zu_frc(ji,jj) + zu_spg
437                  zv_frc(ji,jj) = zv_frc(ji,jj) + zv_spg
438               END DO
439            END DO
440         ELSE
441            DO jj = 2, jpjm1             
442               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
443                  zu_spg =  grav * z1_2 * (  ssh_ib (ji+1,jj  ) - ssh_ib (ji,jj)    &
444                      &                    + ssh_ibb(ji+1,jj  ) - ssh_ibb(ji,jj)  ) /e1u(ji,jj)
445                  zv_spg =  grav * z1_2 * (  ssh_ib (ji  ,jj+1) - ssh_ib (ji,jj)    &
446                      &                    + ssh_ibb(ji  ,jj+1) - ssh_ibb(ji,jj)  ) /e2v(ji,jj)
447                  zu_frc(ji,jj) = zu_frc(ji,jj) + zu_spg
448                  zv_frc(ji,jj) = zv_frc(ji,jj) + zv_spg
449               END DO
450            END DO
451         ENDIF
452      ENDIF
453      !                                   !* Right-Hand-Side of the barotropic ssh equation
454      !                                   ! -----------------------------------------------
455      !                                         ! Surface net water flux and rivers
456      IF (ln_bt_fw) THEN
457         zssh_frc(:,:) = zraur * ( emp(:,:) - rnf(:,:) + rdivisf * fwfisf(:,:) )
458      ELSE
459         zssh_frc(:,:) = zraur * z1_2 * (  emp(:,:) + emp_b(:,:) - rnf(:,:) - rnf_b(:,:)   &
460                &                        + rdivisf * ( fwfisf(:,:) + fwfisf_b(:,:) )       )
461      ENDIF
462#if defined key_asminc
463      !                                         ! Include the IAU weighted SSH increment
464      IF( lk_asminc .AND. ln_sshinc .AND. ln_asmiau ) THEN
465         zssh_frc(:,:) = zssh_frc(:,:) - ssh_iau(:,:)
466      ENDIF
467#endif
468      !                                   !* Fill boundary data arrays with AGRIF
469      !                                   ! -------------------------------------
470#if defined key_agrif
471         IF( .NOT.Agrif_Root() ) CALL agrif_dta_ts( kt )
472#endif
473      !
474      ! -----------------------------------------------------------------------
475      !  Phase 2 : Integration of the barotropic equations
476      ! -----------------------------------------------------------------------
477      !
478      !                                             ! ==================== !
479      !                                             !    Initialisations   !
480      !                                             ! ==================== ! 
481      ! Initialize barotropic variables:     
482      IF( ll_init )THEN
483         sshbb_e(:,:) = 0._wp
484         ubb_e  (:,:) = 0._wp
485         vbb_e  (:,:) = 0._wp
486         sshb_e (:,:) = 0._wp
487         ub_e   (:,:) = 0._wp
488         vb_e   (:,:) = 0._wp
489      ENDIF
490      !
491      IF (ln_bt_fw) THEN                  ! FORWARD integration: start from NOW fields                   
492         sshn_e(:,:) = sshn (:,:)           
493         zun_e (:,:) = un_b (:,:)           
494         zvn_e (:,:) = vn_b (:,:)
495         !
496         hu_e  (:,:) = hu   (:,:)       
497         hv_e  (:,:) = hv   (:,:) 
498         hur_e (:,:) = hur  (:,:)   
499         hvr_e (:,:) = hvr  (:,:)
500      ELSE                                ! CENTRED integration: start from BEFORE fields
501         sshn_e(:,:) = sshb (:,:)
502         zun_e (:,:) = ub_b (:,:)         
503         zvn_e (:,:) = vb_b (:,:)
504         !
505         hu_e  (:,:) = hu_b (:,:)       
506         hv_e  (:,:) = hv_b (:,:) 
507         hur_e (:,:) = hur_b(:,:)   
508         hvr_e (:,:) = hvr_b(:,:)
509      ENDIF
510      !
511      !
512      !
513      ! Initialize sums:
514      ua_b  (:,:) = 0._wp       ! After barotropic velocities (or transport if flux form)         
515      va_b  (:,:) = 0._wp
516      ssha  (:,:) = 0._wp       ! Sum for after averaged sea level
517      zu_sum(:,:) = 0._wp       ! Sum for now transport issued from ts loop
518      zv_sum(:,:) = 0._wp
519      !                                             ! ==================== !
520      DO jn = 1, icycle                             !  sub-time-step loop  !
521         !                                          ! ==================== !
522         !                                                !* Update the forcing (BDY and tides)
523         !                                                !  ------------------
524         ! Update only tidal forcing at open boundaries
525#if defined key_tide
526         IF ( lk_bdy .AND. lk_tide )      CALL bdy_dta_tides( kt, kit=jn, time_offset=(noffset+1) )
527         IF ( ln_tide_pot .AND. lk_tide ) CALL upd_tide( kt, kit=jn, koffset=noffset )
528#endif
529         !
530         ! Set extrapolation coefficients for predictor step:
531         IF ((jn<3).AND.ll_init) THEN      ! Forward           
532           za1 = 1._wp                                         
533           za2 = 0._wp                       
534           za3 = 0._wp                       
535         ELSE                              ! AB3-AM4 Coefficients: bet=0.281105
536           za1 =  1.781105_wp              ! za1 =   3/2 +   bet
537           za2 = -1.06221_wp               ! za2 = -(1/2 + 2*bet)
538           za3 =  0.281105_wp              ! za3 = bet
539         ENDIF
540
541         ! Extrapolate barotropic velocities at step jit+0.5:
542         ua_e(:,:) = za1 * zun_e(:,:) + za2 * ub_e(:,:) + za3 * ubb_e(:,:)
543         va_e(:,:) = za1 * zvn_e(:,:) + za2 * vb_e(:,:) + za3 * vbb_e(:,:)
544
545         IF( lk_vvl ) THEN                                !* Update ocean depth (variable volume case only)
546            !                                             !  ------------------
547            ! Extrapolate Sea Level at step jit+0.5:
548            zsshp2_e(:,:) = za1 * sshn_e(:,:)  + za2 * sshb_e(:,:) + za3 * sshbb_e(:,:)
549            !
550            DO jj = 2, jpjm1                                    ! Sea Surface Height at u- & v-points
551               DO ji = 2, fs_jpim1   ! Vector opt.
552                  zwx(ji,jj) = z1_2 * umask(ji,jj,1)  * r1_e12u(ji,jj)     &
553                     &              * ( e12t(ji  ,jj) * zsshp2_e(ji  ,jj)  &
554                     &              +   e12t(ji+1,jj) * zsshp2_e(ji+1,jj) )
555                  zwy(ji,jj) = z1_2 * vmask(ji,jj,1)  * r1_e12v(ji,jj)     &
556                     &              * ( e12t(ji,jj  ) * zsshp2_e(ji,jj  )  &
557                     &              +   e12t(ji,jj+1) * zsshp2_e(ji,jj+1) )
558               END DO
559            END DO
560            CALL lbc_lnk_multi( zwx, 'U', 1._wp, zwy, 'V', 1._wp )
561            !
562            zhup2_e (:,:) = hu_0(:,:) + zwx(:,:)                ! Ocean depth at U- and V-points
563            zhvp2_e (:,:) = hv_0(:,:) + zwy(:,:)
564         ELSE
565            zhup2_e (:,:) = hu(:,:)
566            zhvp2_e (:,:) = hv(:,:)
567         ENDIF
568         !                                                !* after ssh
569         !                                                !  -----------
570         ! One should enforce volume conservation at open boundaries here
571         ! considering fluxes below:
572         !
573         zwx(:,:) = e2u(:,:) * ua_e(:,:) * zhup2_e(:,:)         ! fluxes at jn+0.5
574         zwy(:,:) = e1v(:,:) * va_e(:,:) * zhvp2_e(:,:)
575         !
576#if defined key_agrif
577         ! Set fluxes during predictor step to ensure
578         ! volume conservation
579         IF( (.NOT.Agrif_Root()).AND.ln_bt_fw ) THEN
580            IF((nbondi == -1).OR.(nbondi == 2)) THEN
581               DO jj=1,jpj
582                  zwx(2,jj) = ubdy_w(jj) * e2u(2,jj)
583               END DO
584            ENDIF
585            IF((nbondi ==  1).OR.(nbondi == 2)) THEN
586               DO jj=1,jpj
587                  zwx(nlci-2,jj) = ubdy_e(jj) * e2u(nlci-2,jj)
588               END DO
589            ENDIF
590            IF((nbondj == -1).OR.(nbondj == 2)) THEN
591               DO ji=1,jpi
592                  zwy(ji,2) = vbdy_s(ji) * e1v(ji,2)
593               END DO
594            ENDIF
595            IF((nbondj ==  1).OR.(nbondj == 2)) THEN
596               DO ji=1,jpi
597                  zwy(ji,nlcj-2) = vbdy_n(ji) * e1v(ji,nlcj-2)
598               END DO
599            ENDIF
600         ENDIF
601#endif
602         !
603         ! Sum over sub-time-steps to compute advective velocities
604         za2 = wgtbtp2(jn)
605         zu_sum  (:,:) = zu_sum  (:,:) + za2 * zwx  (:,:) / e2u  (:,:)
606         zv_sum  (:,:) = zv_sum  (:,:) + za2 * zwy  (:,:) / e1v  (:,:)
607         !
608         ! Set next sea level:
609         DO jj = 2, jpjm1                                 
610            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
611               zhdiv(ji,jj) = (   zwx(ji,jj) - zwx(ji-1,jj)   &
612                  &             + zwy(ji,jj) - zwy(ji,jj-1)   ) * r1_e12t(ji,jj)
613            END DO
614         END DO
615         ssha_e(:,:) = (  sshn_e(:,:) - rdtbt * ( zssh_frc(:,:) + zhdiv(:,:) )  ) * tmask(:,:,1)
616         CALL lbc_lnk( ssha_e, 'T',  1._wp )
617
618#if defined key_bdy
619         ! Duplicate sea level across open boundaries (this is only cosmetic if lk_vvl=.false.)
620         IF (lk_bdy) CALL bdy_ssh( ssha_e )
621#endif
622#if defined key_agrif
623         IF( .NOT.Agrif_Root() ) CALL agrif_ssh_ts( jn )
624#endif
625         
626         ! Sea Surface Height at u-,v-points (vvl case only)
627         IF ( lk_vvl ) THEN                               
628            DO jj = 2, jpjm1
629               DO ji = 2, jpim1      ! NO Vector Opt.
630                  zsshu_a(ji,jj) = z1_2 * umask(ji,jj,1)  * r1_e12u(ji,jj)  &
631                     &              * ( e12t(ji  ,jj  ) * ssha_e(ji  ,jj  ) &
632                     &              +   e12t(ji+1,jj  ) * ssha_e(ji+1,jj  ) )
633                  zsshv_a(ji,jj) = z1_2 * vmask(ji,jj,1)  * r1_e12v(ji,jj)  &
634                     &              * ( e12t(ji  ,jj  ) * ssha_e(ji  ,jj  ) &
635                     &              +   e12t(ji  ,jj+1) * ssha_e(ji  ,jj+1) )
636               END DO
637            END DO
638            CALL lbc_lnk_multi( zsshu_a, 'U', 1._wp, zsshv_a, 'V', 1._wp )
639         ENDIF   
640         !                                 
641         ! Half-step back interpolation of SSH for surface pressure computation:
642         !----------------------------------------------------------------------
643         IF ((jn==1).AND.ll_init) THEN
644           za0=1._wp                        ! Forward-backward
645           za1=0._wp                           
646           za2=0._wp
647           za3=0._wp
648         ELSEIF ((jn==2).AND.ll_init) THEN  ! AB2-AM3 Coefficients; bet=0 ; gam=-1/6 ; eps=1/12
649           za0= 1.0833333333333_wp          ! za0 = 1-gam-eps
650           za1=-0.1666666666666_wp          ! za1 = gam
651           za2= 0.0833333333333_wp          ! za2 = eps
652           za3= 0._wp             
653         ELSE                               ! AB3-AM4 Coefficients; bet=0.281105 ; eps=0.013 ; gam=0.0880
654           za0=0.614_wp                     ! za0 = 1/2 +   gam + 2*eps   
655           za1=0.285_wp                     ! za1 = 1/2 - 2*gam - 3*eps
656           za2=0.088_wp                     ! za2 = gam
657           za3=0.013_wp                     ! za3 = eps
658         ENDIF
659
660         zsshp2_e(:,:) = za0 *  ssha_e(:,:) + za1 *  sshn_e (:,:) &
661          &            + za2 *  sshb_e(:,:) + za3 *  sshbb_e(:,:)
662
663         !
664         ! Compute associated depths at U and V points:
665         IF ( lk_vvl.AND.(.NOT.ln_dynadv_vec) ) THEN     
666            !                                       
667            DO jj = 2, jpjm1                           
668               DO ji = 2, jpim1
669                  zx1 = z1_2 * umask(ji  ,jj,1) *  r1_e12u(ji  ,jj)    &
670                     &      * ( e12t(ji  ,jj  ) * zsshp2_e(ji  ,jj)    &
671                     &      +   e12t(ji+1,jj  ) * zsshp2_e(ji+1,jj  ) )
672                  zy1 = z1_2 * vmask(ji  ,jj,1) *  r1_e12v(ji  ,jj  )  &
673                     &       * ( e12t(ji ,jj  ) * zsshp2_e(ji  ,jj  )  &
674                     &       +   e12t(ji ,jj+1) * zsshp2_e(ji  ,jj+1) )
675                  zhust_e(ji,jj) = hu_0(ji,jj) + zx1 
676                  zhvst_e(ji,jj) = hv_0(ji,jj) + zy1
677               END DO
678            END DO
679         ENDIF
680         !
681         ! Add Coriolis trend:
682         ! zwz array below or triads normally depend on sea level with key_vvl and should be updated
683         ! at each time step. We however keep them constant here for optimization.
684         ! Recall that zwx and zwy arrays hold fluxes at this stage:
685         ! zwx(:,:) = e2u(:,:) * ua_e(:,:) * zhup2_e(:,:)   ! fluxes at jn+0.5
686         ! zwy(:,:) = e1v(:,:) * va_e(:,:) * zhvp2_e(:,:)
687         !
688         IF( ln_dynvor_ene .OR. ln_dynvor_mix ) THEN      !==  energy conserving or mixed scheme  ==!
689            DO jj = 2, jpjm1
690               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
691                  zy1 = ( zwy(ji  ,jj-1) + zwy(ji+1,jj-1) ) / e1u(ji,jj)
692                  zy2 = ( zwy(ji  ,jj  ) + zwy(ji+1,jj  ) ) / e1u(ji,jj)
693                  zx1 = ( zwx(ji-1,jj  ) + zwx(ji-1,jj+1) ) / e2v(ji,jj)
694                  zx2 = ( zwx(ji  ,jj  ) + zwx(ji  ,jj+1) ) / e2v(ji,jj)
695                  zu_trd(ji,jj) = z1_4 * ( zwz(ji  ,jj-1) * zy1 + zwz(ji,jj) * zy2 )
696                  zv_trd(ji,jj) =-z1_4 * ( zwz(ji-1,jj  ) * zx1 + zwz(ji,jj) * zx2 )
697               END DO
698            END DO
699            !
700         ELSEIF ( ln_dynvor_ens ) THEN                    !==  enstrophy conserving scheme  ==!
701            DO jj = 2, jpjm1
702               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
703                  zy1 =   z1_8 * ( zwy(ji  ,jj-1) + zwy(ji+1,jj-1) &
704                   &             + zwy(ji  ,jj  ) + zwy(ji+1,jj  ) ) / e1u(ji,jj)
705                  zx1 = - z1_8 * ( zwx(ji-1,jj  ) + zwx(ji-1,jj+1) &
706                   &             + zwx(ji  ,jj  ) + zwx(ji  ,jj+1) ) / e2v(ji,jj)
707                  zu_trd(ji,jj)  = zy1 * ( zwz(ji  ,jj-1) + zwz(ji,jj) )
708                  zv_trd(ji,jj)  = zx1 * ( zwz(ji-1,jj  ) + zwz(ji,jj) )
709               END DO
710            END DO
711            !
712         ELSEIF ( ln_dynvor_een .or. ln_dynvor_een_old ) THEN !==  energy and enstrophy conserving scheme  ==!
713            DO jj = 2, jpjm1
714               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
715                  zu_trd(ji,jj) = + z1_12 / e1u(ji,jj) * (  ftne(ji,jj  ) * zwy(ji  ,jj  ) &
716                     &                                    + ftnw(ji+1,jj) * zwy(ji+1,jj  ) &
717                     &                                    + ftse(ji,jj  ) * zwy(ji  ,jj-1) & 
718                     &                                    + ftsw(ji+1,jj) * zwy(ji+1,jj-1) )
719                  zv_trd(ji,jj) = - z1_12 / e2v(ji,jj) * (  ftsw(ji,jj+1) * zwx(ji-1,jj+1) & 
720                     &                                    + ftse(ji,jj+1) * zwx(ji  ,jj+1) &
721                     &                                    + ftnw(ji,jj  ) * zwx(ji-1,jj  ) & 
722                     &                                    + ftne(ji,jj  ) * zwx(ji  ,jj  ) )
723               END DO
724            END DO
725            !
726         ENDIF
727         !
728         ! Add tidal astronomical forcing if defined
729         IF ( lk_tide.AND.ln_tide_pot ) THEN
730            DO jj = 2, jpjm1
731               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
732                  zu_spg = grav * ( pot_astro(ji+1,jj) - pot_astro(ji,jj) ) / e1u(ji,jj)
733                  zv_spg = grav * ( pot_astro(ji,jj+1) - pot_astro(ji,jj) ) / e2v(ji,jj)
734                  zu_trd(ji,jj) = zu_trd(ji,jj) + zu_spg
735                  zv_trd(ji,jj) = zv_trd(ji,jj) + zv_spg
736               END DO
737            END DO
738         ENDIF
739         !
740         ! Add bottom stresses:
741         zu_trd(:,:) = zu_trd(:,:) + bfrua(:,:) * zun_e(:,:) * hur_e(:,:)
742         zv_trd(:,:) = zv_trd(:,:) + bfrva(:,:) * zvn_e(:,:) * hvr_e(:,:)
743         !
744         ! Surface pressure trend:
745         DO jj = 2, jpjm1
746            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
747               ! Add surface pressure gradient
748               zu_spg = - grav * ( zsshp2_e(ji+1,jj) - zsshp2_e(ji,jj) ) / e1u(ji,jj)
749               zv_spg = - grav * ( zsshp2_e(ji,jj+1) - zsshp2_e(ji,jj) ) / e2v(ji,jj)
750               zwx(ji,jj) = zu_spg
751               zwy(ji,jj) = zv_spg
752            END DO
753         END DO
754         !
755         ! Set next velocities:
756         IF( ln_dynadv_vec .OR. (.NOT. lk_vvl) ) THEN    ! Vector form
757            DO jj = 2, jpjm1
758               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
759                  ua_e(ji,jj) = (                                zun_e(ji,jj)   & 
760                            &     + rdtbt * (                      zwx(ji,jj)   &
761                            &                                 + zu_trd(ji,jj)   &
762                            &                                 + zu_frc(ji,jj) ) & 
763                            &   ) * umask(ji,jj,1)
764
765                  va_e(ji,jj) = (                                zvn_e(ji,jj)   &
766                            &     + rdtbt * (                      zwy(ji,jj)   &
767                            &                                 + zv_trd(ji,jj)   &
768                            &                                 + zv_frc(ji,jj) ) &
769                            &   ) * vmask(ji,jj,1)
770               END DO
771            END DO
772
773         ELSE                 ! Flux form
774            DO jj = 2, jpjm1
775               DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
776
777                  zhura = umask(ji,jj,1)/(hu_0(ji,jj) + zsshu_a(ji,jj) + 1._wp - umask(ji,jj,1))
778                  zhvra = vmask(ji,jj,1)/(hv_0(ji,jj) + zsshv_a(ji,jj) + 1._wp - vmask(ji,jj,1))
779
780                  ua_e(ji,jj) = (                hu_e(ji,jj)  *  zun_e(ji,jj)   & 
781                            &     + rdtbt * ( zhust_e(ji,jj)  *    zwx(ji,jj)   & 
782                            &               + zhup2_e(ji,jj)  * zu_trd(ji,jj)   &
783                            &               +      hu(ji,jj)  * zu_frc(ji,jj) ) &
784                            &   ) * zhura
785
786                  va_e(ji,jj) = (                hv_e(ji,jj)  *  zvn_e(ji,jj)   &
787                            &     + rdtbt * ( zhvst_e(ji,jj)  *    zwy(ji,jj)   &
788                            &               + zhvp2_e(ji,jj)  * zv_trd(ji,jj)   &
789                            &               +      hv(ji,jj)  * zv_frc(ji,jj) ) &
790                            &   ) * zhvra
791               END DO
792            END DO
793         ENDIF
794         !
795         IF( lk_vvl ) THEN                             !* Update ocean depth (variable volume case only)
796            !                                          !  ----------------------------------------------       
797            hu_e (:,:) = hu_0(:,:) + zsshu_a(:,:)
798            hv_e (:,:) = hv_0(:,:) + zsshv_a(:,:)
799            hur_e(:,:) = umask(:,:,1) / ( hu_e(:,:) + 1._wp - umask(:,:,1) )
800            hvr_e(:,:) = vmask(:,:,1) / ( hv_e(:,:) + 1._wp - vmask(:,:,1) )
801            !
802         ENDIF
803         !                                                 !* domain lateral boundary
804         !                                                 !  -----------------------
805         !
806         CALL lbc_lnk_multi( ua_e, 'U', -1._wp, va_e , 'V', -1._wp )
807
808#if defined key_bdy 
809                                                           ! open boundaries
810         IF( lk_bdy ) CALL bdy_dyn2d( jn, ua_e, va_e, zun_e, zvn_e, hur_e, hvr_e, ssha_e )
811#endif
812#if defined key_agrif                                                           
813         IF( .NOT.Agrif_Root() )  CALL agrif_dyn_ts( jn )  ! Agrif
814#endif
815         !                                             !* Swap
816         !                                             !  ----
817         ubb_e  (:,:) = ub_e  (:,:)
818         ub_e   (:,:) = zun_e (:,:)
819         zun_e  (:,:) = ua_e  (:,:)
820         !
821         vbb_e  (:,:) = vb_e  (:,:)
822         vb_e   (:,:) = zvn_e (:,:)
823         zvn_e  (:,:) = va_e  (:,:)
824         !
825         sshbb_e(:,:) = sshb_e(:,:)
826         sshb_e (:,:) = sshn_e(:,:)
827         sshn_e (:,:) = ssha_e(:,:)
828
829         !                                             !* Sum over whole bt loop
830         !                                             !  ----------------------
831         za1 = wgtbtp1(jn)                                   
832         IF (( ln_dynadv_vec ).OR. (.NOT. lk_vvl)) THEN    ! Sum velocities
833            ua_b  (:,:) = ua_b  (:,:) + za1 * ua_e  (:,:) 
834            va_b  (:,:) = va_b  (:,:) + za1 * va_e  (:,:) 
835         ELSE                                ! Sum transports
836            ua_b  (:,:) = ua_b  (:,:) + za1 * ua_e  (:,:) * hu_e (:,:)
837            va_b  (:,:) = va_b  (:,:) + za1 * va_e  (:,:) * hv_e (:,:)
838         ENDIF
839         !                                   ! Sum sea level
840         ssha(:,:) = ssha(:,:) + za1 * ssha_e(:,:)
841         !                                                 ! ==================== !
842      END DO                                               !        end loop      !
843      !                                                    ! ==================== !
844      ! -----------------------------------------------------------------------------
845      ! Phase 3. update the general trend with the barotropic trend
846      ! -----------------------------------------------------------------------------
847      !
848      ! At this stage ssha holds a time averaged value
849      !                                                ! Sea Surface Height at u-,v- and f-points
850      IF( lk_vvl ) THEN                                ! (required only in key_vvl case)
851         DO jj = 1, jpjm1
852            DO ji = 1, jpim1      ! NO Vector Opt.
853               zsshu_a(ji,jj) = z1_2 * umask(ji,jj,1)  * r1_e12u(ji,jj) &
854                  &              * ( e12t(ji  ,jj) * ssha(ji  ,jj)    &
855                  &              +   e12t(ji+1,jj) * ssha(ji+1,jj) )
856               zsshv_a(ji,jj) = z1_2 * vmask(ji,jj,1)  * r1_e12v(ji,jj) &
857                  &              * ( e12t(ji,jj  ) * ssha(ji,jj  )    &
858                  &              +   e12t(ji,jj+1) * ssha(ji,jj+1) )
859            END DO
860         END DO
861         CALL lbc_lnk_multi( zsshu_a, 'U', 1._wp, zsshv_a, 'V', 1._wp ) ! Boundary conditions
862      ENDIF
863      !
864      ! Set advection velocity correction:
865      IF (((kt==nit000).AND.(neuler==0)).OR.(.NOT.ln_bt_fw)) THEN     
866         un_adv(:,:) = zu_sum(:,:)*hur(:,:)
867         vn_adv(:,:) = zv_sum(:,:)*hvr(:,:)
868      ELSE
869         un_adv(:,:) = z1_2 * ( ub2_b(:,:) + zu_sum(:,:)) * hur(:,:)
870         vn_adv(:,:) = z1_2 * ( vb2_b(:,:) + zv_sum(:,:)) * hvr(:,:)
871      END IF
872
873      IF (ln_bt_fw) THEN ! Save integrated transport for next computation
874         ub2_b(:,:) = zu_sum(:,:)
875         vb2_b(:,:) = zv_sum(:,:)
876      ENDIF
877      !
878      ! Update barotropic trend:
879      IF (( ln_dynadv_vec ).OR. (.NOT. lk_vvl)) THEN
880         DO jk=1,jpkm1
881            ua(:,:,jk) = ua(:,:,jk) + ( ua_b(:,:) - ub_b(:,:) ) * z1_2dt_b
882            va(:,:,jk) = va(:,:,jk) + ( va_b(:,:) - vb_b(:,:) ) * z1_2dt_b
883         END DO
884      ELSE
885         DO jk=1,jpkm1
886            ua(:,:,jk) = ua(:,:,jk) + hur(:,:) * ( ua_b(:,:) - ub_b(:,:) * hu_b(:,:) ) * z1_2dt_b
887            va(:,:,jk) = va(:,:,jk) + hvr(:,:) * ( va_b(:,:) - vb_b(:,:) * hv_b(:,:) ) * z1_2dt_b
888         END DO
889         ! Save barotropic velocities not transport:
890         ua_b  (:,:) =  ua_b(:,:) / ( hu_0(:,:) + zsshu_a(:,:) + 1._wp - umask(:,:,1) )
891         va_b  (:,:) =  va_b(:,:) / ( hv_0(:,:) + zsshv_a(:,:) + 1._wp - vmask(:,:,1) )
892      ENDIF
893      !
894      DO jk = 1, jpkm1
895         ! Correct velocities:
896         un(:,:,jk) = ( un(:,:,jk) + un_adv(:,:) - un_b(:,:) )*umask(:,:,jk)
897         vn(:,:,jk) = ( vn(:,:,jk) + vn_adv(:,:) - vn_b(:,:) )*vmask(:,:,jk)
898         !
899      END DO
900      !
901#if defined key_agrif
902      ! Save time integrated fluxes during child grid integration
903      ! (used to update coarse grid transports)
904      ! Useless with 2nd order momentum schemes
905      !
906      IF ( (.NOT.Agrif_Root()).AND.(ln_bt_fw) ) THEN
907         IF ( Agrif_NbStepint().EQ.0 ) THEN
908            ub2_i_b(:,:) = 0.e0
909            vb2_i_b(:,:) = 0.e0
910         END IF
911         !
912         za1 = 1._wp / REAL(Agrif_rhot(), wp)
913         ub2_i_b(:,:) = ub2_i_b(:,:) + za1 * ub2_b(:,:)
914         vb2_i_b(:,:) = vb2_i_b(:,:) + za1 * vb2_b(:,:)
915      ENDIF
916      !
917      !
918#endif     
919      !
920      !                                   !* write time-spliting arrays in the restart
921      IF(lrst_oce .AND.ln_bt_fw)   CALL ts_rst( kt, 'WRITE' )
922      !
923      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zsshp2_e, zhdiv )
924      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zu_trd, zv_trd, zun_e, zvn_e )
925      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zwx, zwy, zu_sum, zv_sum, zssh_frc, zu_frc, zv_frc )
926      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zhup2_e, zhvp2_e, zhust_e, zhvst_e )
927      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zsshu_a, zsshv_a                                   )
928      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zhf )
929      !
930      IF( nn_timing == 1 )  CALL timing_stop('dyn_spg_ts')
931      !
932   END SUBROUTINE dyn_spg_ts
933
934   SUBROUTINE ts_wgt( ll_av, ll_fw, jpit, zwgt1, zwgt2)
935      !!---------------------------------------------------------------------
936      !!                   ***  ROUTINE ts_wgt  ***
937      !!
938      !! ** Purpose : Set time-splitting weights for temporal averaging (or not)
939      !!----------------------------------------------------------------------
940      LOGICAL, INTENT(in) ::   ll_av      ! temporal averaging=.true.
941      LOGICAL, INTENT(in) ::   ll_fw      ! forward time splitting =.true.
942      INTEGER, INTENT(inout) :: jpit      ! cycle length   
943      REAL(wp), DIMENSION(3*nn_baro), INTENT(inout) ::   zwgt1, & ! Primary weights
944                                                         zwgt2    ! Secondary weights
945     
946      INTEGER ::  jic, jn, ji                      ! temporary integers
947      REAL(wp) :: za1, za2
948      !!----------------------------------------------------------------------
949
950      zwgt1(:) = 0._wp
951      zwgt2(:) = 0._wp
952
953      ! Set time index when averaged value is requested
954      IF (ll_fw) THEN
955         jic = nn_baro
956      ELSE
957         jic = 2 * nn_baro
958      ENDIF
959
960      ! Set primary weights:
961      IF (ll_av) THEN
962           ! Define simple boxcar window for primary weights
963           ! (width = nn_baro, centered around jic)     
964         SELECT CASE ( nn_bt_flt )
965              CASE( 0 )  ! No averaging
966                 zwgt1(jic) = 1._wp
967                 jpit = jic
968
969              CASE( 1 )  ! Boxcar, width = nn_baro
970                 DO jn = 1, 3*nn_baro
971                    za1 = ABS(float(jn-jic))/float(nn_baro) 
972                    IF (za1 < 0.5_wp) THEN
973                      zwgt1(jn) = 1._wp
974                      jpit = jn
975                    ENDIF
976                 ENDDO
977
978              CASE( 2 )  ! Boxcar, width = 2 * nn_baro
979                 DO jn = 1, 3*nn_baro
980                    za1 = ABS(float(jn-jic))/float(nn_baro) 
981                    IF (za1 < 1._wp) THEN
982                      zwgt1(jn) = 1._wp
983                      jpit = jn
984                    ENDIF
985                 ENDDO
986              CASE DEFAULT   ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for nn_bt_flt' )
987         END SELECT
988
989      ELSE ! No time averaging
990         zwgt1(jic) = 1._wp
991         jpit = jic
992      ENDIF
993   
994      ! Set secondary weights
995      DO jn = 1, jpit
996        DO ji = jn, jpit
997             zwgt2(jn) = zwgt2(jn) + zwgt1(ji)
998        END DO
999      END DO
1000
1001      ! Normalize weigths:
1002      za1 = 1._wp / SUM(zwgt1(1:jpit))
1003      za2 = 1._wp / SUM(zwgt2(1:jpit))
1004      DO jn = 1, jpit
1005        zwgt1(jn) = zwgt1(jn) * za1
1006        zwgt2(jn) = zwgt2(jn) * za2
1007      END DO
1008      !
1009   END SUBROUTINE ts_wgt
1010
1011   SUBROUTINE ts_rst( kt, cdrw )
1012      !!---------------------------------------------------------------------
1013      !!                   ***  ROUTINE ts_rst  ***
1014      !!
1015      !! ** Purpose : Read or write time-splitting arrays in restart file
1016      !!----------------------------------------------------------------------
1017      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt         ! ocean time-step
1018      CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw       ! "READ"/"WRITE" flag
1019      !
1020      !!----------------------------------------------------------------------
1021      !
1022      IF( TRIM(cdrw) == 'READ' ) THEN
1023         CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'ub2_b'  , ub2_b  (:,:) )   
1024         CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'vb2_b'  , vb2_b  (:,:) ) 
1025         IF( .NOT.ln_bt_av ) THEN
1026            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sshbb_e'  , sshbb_e(:,:) )   
1027            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'ubb_e'    ,   ubb_e(:,:) )   
1028            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'vbb_e'    ,   vbb_e(:,:) )
1029            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'sshb_e'   ,  sshb_e(:,:) ) 
1030            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'ub_e'     ,    ub_e(:,:) )   
1031            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'vb_e'     ,    vb_e(:,:) )
1032         ENDIF
1033#if defined key_agrif
1034         ! Read time integrated fluxes
1035         IF ( .NOT.Agrif_Root() ) THEN
1036            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'ub2_i_b'  , ub2_i_b(:,:) )   
1037            CALL iom_get( numror, jpdom_autoglo, 'vb2_i_b'  , vb2_i_b(:,:) )
1038         ENDIF
1039#endif
1040      !
1041      ELSEIF( TRIM(cdrw) == 'WRITE' ) THEN
1042         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'ub2_b'   , ub2_b  (:,:) )
1043         CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'vb2_b'   , vb2_b  (:,:) )
1044         !
1045         IF (.NOT.ln_bt_av) THEN
1046            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sshbb_e'  , sshbb_e(:,:) ) 
1047            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'ubb_e'    ,   ubb_e(:,:) )
1048            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'vbb_e'    ,   vbb_e(:,:) )
1049            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'sshb_e'   ,  sshb_e(:,:) )
1050            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'ub_e'     ,    ub_e(:,:) )
1051            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'vb_e'     ,    vb_e(:,:) )
1052         ENDIF
1053#if defined key_agrif
1054         ! Save time integrated fluxes
1055         IF ( .NOT.Agrif_Root() ) THEN
1056            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'ub2_i_b'  , ub2_i_b(:,:) )
1057            CALL iom_rstput( kt, nitrst, numrow, 'vb2_i_b'  , vb2_i_b(:,:) )
1058         ENDIF
1059#endif
1060      ENDIF
1061      !
1062   END SUBROUTINE ts_rst
1063
1064   SUBROUTINE dyn_spg_ts_init( kt )
1065      !!---------------------------------------------------------------------
1066      !!                   ***  ROUTINE dyn_spg_ts_init  ***
1067      !!
1068      !! ** Purpose : Set time splitting options
1069      !!----------------------------------------------------------------------
1070      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt         ! ocean time-step
1071      !
1072      INTEGER  :: ji ,jj
1073      INTEGER  ::   ios                 ! Local integer output status for namelist read
1074      REAL(wp) :: zxr2, zyr2, zcmax
1075      REAL(wp), POINTER, DIMENSION(:,:) :: zcu
1076      !!
1077      NAMELIST/namsplit/ ln_bt_fw, ln_bt_av, ln_bt_nn_auto, &
1078      &                  nn_baro, rn_bt_cmax, nn_bt_flt
1079      !!----------------------------------------------------------------------
1080      !
1081      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namsplit in reference namelist : time splitting parameters
1082      READ  ( numnam_ref, namsplit, IOSTAT = ios, ERR = 901)
1083901   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namsplit in reference namelist', lwp )
1084
1085      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namsplit in configuration namelist : time splitting parameters
1086      READ  ( numnam_cfg, namsplit, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
1087902   IF( ios /= 0 ) CALL ctl_nam ( ios , 'namsplit in configuration namelist', lwp )
1088      IF(lwm) WRITE ( numond, namsplit )
1089      !
1090      !         ! Max courant number for ext. grav. waves
1091      !
1092      CALL wrk_alloc( jpi, jpj, zcu )
1093      !
1094      IF (lk_vvl) THEN
1095         DO jj = 1, jpj
1096            DO ji =1, jpi
1097               zxr2 = 1./(e1t(ji,jj)*e1t(ji,jj))
1098               zyr2 = 1./(e2t(ji,jj)*e2t(ji,jj))
1099               zcu(ji,jj) = sqrt(grav*ht_0(ji,jj)*(zxr2 + zyr2) )
1100            END DO
1101         END DO
1102      ELSE
1103         DO jj = 1, jpj
1104            DO ji =1, jpi
1105               zxr2 = 1./(e1t(ji,jj)*e1t(ji,jj))
1106               zyr2 = 1./(e2t(ji,jj)*e2t(ji,jj))
1107               zcu(ji,jj) = sqrt(grav*ht(ji,jj)*(zxr2 + zyr2) )
1108            END DO
1109         END DO
1110      ENDIF
1111
1112      zcmax = MAXVAL(zcu(:,:))
1113      IF( lk_mpp )   CALL mpp_max( zcmax )
1114
1115      ! Estimate number of iterations to satisfy a max courant number= rn_bt_cmax
1116      IF (ln_bt_nn_auto) nn_baro = CEILING( rdt / rn_bt_cmax * zcmax)
1117     
1118      rdtbt = rdt / FLOAT(nn_baro)
1119      zcmax = zcmax * rdtbt
1120                     ! Print results
1121      IF(lwp) WRITE(numout,*)
1122      IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn_spg_ts : split-explicit free surface'
1123      IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~'
1124      IF( ln_bt_nn_auto ) THEN
1125         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     ln_ts_nn_auto=.true. Automatically set nn_baro '
1126         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     Max. courant number allowed: ', rn_bt_cmax
1127      ELSE
1128         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     ln_ts_nn_auto=.false.: Use nn_baro in namelist '
1129      ENDIF
1130
1131      IF(ln_bt_av) THEN
1132         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     ln_bt_av=.true.  => Time averaging over nn_baro time steps is on '
1133      ELSE
1134         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     ln_bt_av=.false. => No time averaging of barotropic variables '
1135      ENDIF
1136      !
1137      !
1138      IF(ln_bt_fw) THEN
1139         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     ln_bt_fw=.true.  => Forward integration of barotropic variables '
1140      ELSE
1141         IF(lwp) WRITE(numout,*) '     ln_bt_fw =.false.=> Centred integration of barotropic variables '
1142      ENDIF
1143      !
1144#if defined key_agrif
1145      ! Restrict the use of Agrif to the forward case only
1146      IF ((.NOT.ln_bt_fw ).AND.(.NOT.Agrif_Root())) CALL ctl_stop( 'AGRIF not implemented if ln_bt_fw=.FALSE.' )
1147#endif
1148      !
1149      IF(lwp) WRITE(numout,*)    '     Time filter choice, nn_bt_flt: ', nn_bt_flt
1150      SELECT CASE ( nn_bt_flt )
1151           CASE( 0 )  ;   IF(lwp) WRITE(numout,*) '           Dirac'
1152           CASE( 1 )  ;   IF(lwp) WRITE(numout,*) '           Boxcar: width = nn_baro'
1153           CASE( 2 )  ;   IF(lwp) WRITE(numout,*) '           Boxcar: width = 2*nn_baro' 
1154           CASE DEFAULT   ;   CALL ctl_stop( 'unrecognised value for nn_bt_flt: should 0,1,2' )
1155      END SELECT
1156      !
1157      IF(lwp) WRITE(numout,*) ' '
1158      IF(lwp) WRITE(numout,*) '     nn_baro = ', nn_baro
1159      IF(lwp) WRITE(numout,*) '     Barotropic time step [s] is :', rdtbt
1160      IF(lwp) WRITE(numout,*) '     Maximum Courant number is   :', zcmax
1161      !
1162      IF ((.NOT.ln_bt_av).AND.(.NOT.ln_bt_fw)) THEN
1163         CALL ctl_stop( 'dynspg_ts ERROR: No time averaging => only forward integration is possible' )
1164      ENDIF
1165      IF ( zcmax>0.9_wp ) THEN
1166         CALL ctl_stop( 'dynspg_ts ERROR: Maximum Courant number is greater than 0.9: Inc. nn_baro !' )         
1167      ENDIF
1168      !
1169      CALL wrk_dealloc( jpi, jpj, zcu )
1170      !
1171   END SUBROUTINE dyn_spg_ts_init
1172
1173#else
1174   !!---------------------------------------------------------------------------
1175   !!   Default case :   Empty module   No split explicit free surface
1176   !!---------------------------------------------------------------------------
1177CONTAINS
1178   INTEGER FUNCTION dyn_spg_ts_alloc()    ! Dummy function
1179      dyn_spg_ts_alloc = 0
1180   END FUNCTION dyn_spg_ts_alloc
1181   SUBROUTINE dyn_spg_ts( kt )            ! Empty routine
1182      INTEGER, INTENT(in) :: kt
1183      WRITE(*,*) 'dyn_spg_ts: You should not have seen this print! error?', kt
1184   END SUBROUTINE dyn_spg_ts
1185   SUBROUTINE ts_rst( kt, cdrw )          ! Empty routine
1186      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt         ! ocean time-step
1187      CHARACTER(len=*), INTENT(in) ::   cdrw       ! "READ"/"WRITE" flag
1188      WRITE(*,*) 'ts_rst    : You should not have seen this print! error?', kt, cdrw
1189   END SUBROUTINE ts_rst 
1190   SUBROUTINE dyn_spg_ts_init( kt )       ! Empty routine
1191      INTEGER         , INTENT(in) ::   kt         ! ocean time-step
1192      WRITE(*,*) 'dyn_spg_ts_init   : You should not have seen this print! error?', kt
1193   END SUBROUTINE dyn_spg_ts_init
1194#endif
1195   
1196   !!======================================================================
1197END MODULE dynspg_ts
1198
1199
1200
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.