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/dev_r2586_dynamic_mem/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN – NEMO

source: branches/dev_r2586_dynamic_mem/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/DYN/dynhpg.F90 @ 2621

Last change on this file since 2621 was 2590, checked in by trackstand2, 13 years ago

Merge branch 'dynamic_memory' into master-svn-dyn

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 53.4 KB
RevLine 
[3]1MODULE dynhpg
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynhpg  ***
4   !! Ocean dynamics:  hydrostatic pressure gradient trend
5   !!======================================================================
[2528]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
[503]16   !!----------------------------------------------------------------------
[3]17
18   !!----------------------------------------------------------------------
[455]19   !!   dyn_hpg      : update the momentum trend with the now horizontal
[3]20   !!                  gradient of the hydrostatic pressure
[2528]21   !!   dyn_hpg_init : initialisation and control of options
[455]22   !!       hpg_zco  : z-coordinate scheme
23   !!       hpg_zps  : z-coordinate plus partial steps (interpolation)
24   !!       hpg_sco  : s-coordinate (standard jacobian formulation)
25   !!       hpg_hel  : s-coordinate (helsinki modification)
26   !!       hpg_wdj  : s-coordinate (weighted density jacobian)
27   !!       hpg_djc  : s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
28   !!       hpg_rot  : s-coordinate (ROTated axes scheme)
[3]29   !!----------------------------------------------------------------------
30   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
31   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
32   USE phycst          ! physical constants
33   USE in_out_manager  ! I/O manager
[216]34   USE trdmod          ! ocean dynamics trends
35   USE trdmod_oce      ! ocean variables trends
[258]36   USE prtctl          ! Print control
[455]37   USE lbclnk          ! lateral boundary condition
[3]38
39   IMPLICIT NONE
40   PRIVATE
41
[2528]42   PUBLIC   dyn_hpg        ! routine called by step module
43   PUBLIC   dyn_hpg_init   ! routine called by opa module
[3]44
[1601]45   !                                              !!* Namelist namdyn_hpg : hydrostatic pressure gradient
46   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_zco    = .TRUE.    !: z-coordinate - full steps
47   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_zps    = .FALSE.   !: z-coordinate - partial steps (interpolation)
48   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_sco    = .FALSE.   !: s-coordinate (standard jacobian formulation)
49   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_hel    = .FALSE.   !: s-coordinate (helsinki modification)
50   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_wdj    = .FALSE.   !: s-coordinate (weighted density jacobian)
51   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_djc    = .FALSE.   !: s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
52   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_hpg_rot    = .FALSE.   !: s-coordinate (ROTated axes scheme)
[2528]53   REAL(wp), PUBLIC ::   rn_gamma      = 0._wp     !: weighting coefficient
[1601]54   LOGICAL , PUBLIC ::   ln_dynhpg_imp = .FALSE.   !: semi-implicite hpg flag
[455]55
[1601]56   INTEGER  ::   nhpg  =  0   ! = 0 to 6, type of pressure gradient scheme used ! (deduced from ln_hpg_... flags)
[455]57
[3]58   !! * Substitutions
59#  include "domzgr_substitute.h90"
60#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
61   !!----------------------------------------------------------------------
[2528]62   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
63   !! $Id$
64   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
[3]65   !!----------------------------------------------------------------------
66CONTAINS
67
68   SUBROUTINE dyn_hpg( kt )
69      !!---------------------------------------------------------------------
70      !!                  ***  ROUTINE dyn_hpg  ***
71      !!
[455]72      !! ** Method  :   Call the hydrostatic pressure gradient routine
[503]73      !!              using the scheme defined in the namelist
[455]74      !!   
75      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
76      !!             - Save the trend (l_trddyn=T)
[503]77      !!----------------------------------------------------------------------
[2590]78      USE wrk_nemo, ONLY: wrk_use, wrk_release
79      USE wrk_nemo, ONLY: ztrdu => wrk_3d_1, ztrdv => wrk_3d_2
80      !!
[503]81      INTEGER, INTENT(in) ::   kt   ! ocean time-step index
[3]82      !!
[455]83      !!----------------------------------------------------------------------
[2528]84      !
[2590]85      IF(.NOT. wrk_use(3, 1,2))THEN
86         CALL ctl_stop('dyn_hpg: requested workspace arrays are unavailable.')
87         RETURN
88      END IF
89      !
[503]90      IF( l_trddyn ) THEN                    ! Temporary saving of ua and va trends (l_trddyn)
[455]91         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) 
92         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) 
93      ENDIF     
[2528]94      !
[455]95      SELECT CASE ( nhpg )      ! Hydrastatic pressure gradient computation
[503]96      CASE (  0 )   ;   CALL hpg_zco    ( kt )      ! z-coordinate
97      CASE (  1 )   ;   CALL hpg_zps    ( kt )      ! z-coordinate plus partial steps (interpolation)
98      CASE (  2 )   ;   CALL hpg_sco    ( kt )      ! s-coordinate (standard jacobian formulation)
99      CASE (  3 )   ;   CALL hpg_hel    ( kt )      ! s-coordinate (helsinki modification)
100      CASE (  4 )   ;   CALL hpg_wdj    ( kt )      ! s-coordinate (weighted density jacobian)
101      CASE (  5 )   ;   CALL hpg_djc    ( kt )      ! s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
102      CASE (  6 )   ;   CALL hpg_rot    ( kt )      ! s-coordinate (ROTated axes scheme)
[455]103      END SELECT
[2528]104      !
[503]105      IF( l_trddyn ) THEN      ! save the hydrostatic pressure gradient trends for momentum trend diagnostics
[455]106         ztrdu(:,:,:) = ua(:,:,:) - ztrdu(:,:,:)
107         ztrdv(:,:,:) = va(:,:,:) - ztrdv(:,:,:)
[503]108         CALL trd_mod( ztrdu, ztrdv, jpdyn_trd_hpg, 'DYN', kt )
[455]109      ENDIF         
[503]110      !
111      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=ua, clinfo1=' hpg  - Ua: ', mask1=umask,   &
112         &                       tab3d_2=va, clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
113      !
[2590]114      IF(.NOT. wrk_release(3, 1,2))THEN
115         CALL ctl_stop('dyn_hpg: failed to release workspace arrays.')
116      END IF
117      !
[455]118   END SUBROUTINE dyn_hpg
119
120
[2528]121   SUBROUTINE dyn_hpg_init
[455]122      !!----------------------------------------------------------------------
[2528]123      !!                 ***  ROUTINE dyn_hpg_init  ***
[455]124      !!
125      !! ** Purpose :   initializations for the hydrostatic pressure gradient
126      !!              computation and consistency control
127      !!
[1601]128      !! ** Action  :   Read the namelist namdyn_hpg and check the consistency
[455]129      !!      with the type of vertical coordinate used (zco, zps, sco)
130      !!----------------------------------------------------------------------
131      INTEGER ::   ioptio = 0      ! temporary integer
[1601]132      !!
[2528]133      NAMELIST/namdyn_hpg/ ln_hpg_zco, ln_hpg_zps, ln_hpg_sco, ln_hpg_hel,    &
134         &                 ln_hpg_wdj, ln_hpg_djc, ln_hpg_rot, rn_gamma  , ln_dynhpg_imp
[455]135      !!----------------------------------------------------------------------
[2528]136      !
137      REWIND( numnam )               ! Read Namelist namdyn_hpg
138      READ  ( numnam, namdyn_hpg )
139      !
140      IF(lwp) THEN                   ! Control print
[455]141         WRITE(numout,*)
[2528]142         WRITE(numout,*) 'dyn_hpg_init : hydrostatic pressure gradient initialisation'
143         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
[1601]144         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_hpg : choice of hpg scheme'
145         WRITE(numout,*) '      z-coord. - full steps                             ln_hpg_zco    = ', ln_hpg_zco
146         WRITE(numout,*) '      z-coord. - partial steps (interpolation)          ln_hpg_zps    = ', ln_hpg_zps
147         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation)          ln_hpg_sco    = ', ln_hpg_sco
148         WRITE(numout,*) '      s-coord. (helsinki modification)                  ln_hpg_hel    = ', ln_hpg_hel
149         WRITE(numout,*) '      s-coord. (weighted density jacobian)              ln_hpg_wdj    = ', ln_hpg_wdj
150         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)     ln_hpg_djc    = ', ln_hpg_djc
151         WRITE(numout,*) '      s-coord. (ROTated axes scheme)                    ln_hpg_rot    = ', ln_hpg_rot
152         WRITE(numout,*) '      weighting coeff. (wdj scheme)                     rn_gamma      = ', rn_gamma
153         WRITE(numout,*) '      time stepping: centered (F) or semi-implicit (T)  ln_dynhpg_imp = ', ln_dynhpg_imp
[455]154      ENDIF
[2528]155      !
156      IF( lk_vvl .AND. .NOT. ln_hpg_sco )   &
157         &   CALL ctl_stop( 'dyn_hpg_init : variable volume key_vvl require the standard jacobian formulation hpg_sco')
158      !
[503]159      !                               ! Set nhpg from ln_hpg_... flags
[455]160      IF( ln_hpg_zco )   nhpg = 0
161      IF( ln_hpg_zps )   nhpg = 1
162      IF( ln_hpg_sco )   nhpg = 2
163      IF( ln_hpg_hel )   nhpg = 3
164      IF( ln_hpg_wdj )   nhpg = 4
165      IF( ln_hpg_djc )   nhpg = 5
166      IF( ln_hpg_rot )   nhpg = 6
[2528]167      !
[503]168      !                               ! Consitency check
[455]169      ioptio = 0 
170      IF( ln_hpg_zco )   ioptio = ioptio + 1
171      IF( ln_hpg_zps )   ioptio = ioptio + 1
172      IF( ln_hpg_sco )   ioptio = ioptio + 1
173      IF( ln_hpg_hel )   ioptio = ioptio + 1
174      IF( ln_hpg_wdj )   ioptio = ioptio + 1
175      IF( ln_hpg_djc )   ioptio = ioptio + 1
176      IF( ln_hpg_rot )   ioptio = ioptio + 1
[503]177      IF ( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( ' NO or several hydrostatic pressure gradient options used' )
178      !
[2528]179   END SUBROUTINE dyn_hpg_init
[455]180
181
182   SUBROUTINE hpg_zco( kt )
183      !!---------------------------------------------------------------------
184      !!                  ***  ROUTINE hpg_zco  ***
185      !!
186      !! ** Method  :   z-coordinate case, levels are horizontal surfaces.
187      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
188      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
189      !!      density gradient along the model level from the suface to that
190      !!      level:    zhpi = grav .....
191      !!                zhpj = grav .....
[3]192      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
[455]193      !!            ua = ua - 1/e1u * zhpi
194      !!            va = va - 1/e2v * zhpj
195      !!
[3]196      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
[503]197      !!----------------------------------------------------------------------
198      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
199      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
[3]200      !!
[503]201      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
202      !!
203      INTEGER  ::   ji, jj, jk       ! dummy loop indices
204      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1   ! temporary scalars
[3]205      !!----------------------------------------------------------------------
[455]206     
[3]207      IF( kt == nit000 ) THEN
208         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[455]209         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zco : hydrostatic pressure gradient trend'
210         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate case '
[3]211      ENDIF
[455]212     
213      ! Local constant initialization
[2528]214      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
[3]215
[455]216      ! Surface value
[3]217      DO jj = 2, jpjm1
218         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[455]219            zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,1)
220            ! hydrostatic pressure gradient
221            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
222            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
[3]223            ! add to the general momentum trend
[455]224            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
225            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
226         END DO
227      END DO
[503]228      !
[455]229      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
[3]230      DO jk = 2, jpkm1
[455]231         DO jj = 2, jpjm1
[3]232            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[455]233               zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,jk)
234               ! hydrostatic pressure gradient
235               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
236                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk)+rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
237                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk)+rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) / e1u(ji,jj)
238
239               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
240                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk)+rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
241                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk)+rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) / e2v(ji,jj)
[3]242               ! add to the general momentum trend
[455]243               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
244               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
[3]245            END DO
246         END DO
247      END DO
[503]248      !
[455]249   END SUBROUTINE hpg_zco
[216]250
[3]251
[455]252   SUBROUTINE hpg_zps( kt )
[3]253      !!---------------------------------------------------------------------
[455]254      !!                 ***  ROUTINE hpg_zps  ***
[3]255      !!                   
[455]256      !! ** Method  :   z-coordinate plus partial steps case.  blahblah...
257      !!
[3]258      !! ** Action  : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
[455]259      !!----------------------------------------------------------------------
[503]260      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
261      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
262      !!
263      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
264      !!
265      INTEGER  ::   ji, jj, jk                       ! dummy loop indices
266      INTEGER  ::   iku, ikv                         ! temporary integers
267      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1, zcoef2, zcoef3   ! temporary scalars
[3]268      !!----------------------------------------------------------------------
269
270      IF( kt == nit000 ) THEN
271         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[455]272         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zps : hydrostatic pressure gradient trend'
[503]273         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate with partial steps - vector optimization'
[3]274      ENDIF
275
[503]276      ! Local constant initialization
[2528]277      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
[3]278
[2528]279      !  Surface value (also valid in partial step case)
[3]280      DO jj = 2, jpjm1
281         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[170]282            zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,1)
[3]283            ! hydrostatic pressure gradient
[455]284            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj  ,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
285            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji  ,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
[3]286            ! add to the general momentum trend
287            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
288            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
289         END DO
290      END DO
291
[503]292      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
[3]293      DO jk = 2, jpkm1
294         DO jj = 2, jpjm1
295            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[170]296               zcoef1 = zcoef0 * fse3w(ji,jj,jk)
[3]297               ! hydrostatic pressure gradient
298               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
[455]299                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
300                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) / e1u(ji,jj)
[3]301
302               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
[455]303                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
304                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) / e2v(ji,jj)
[3]305               ! add to the general momentum trend
306               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
307               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
[455]308            END DO
[3]309         END DO
310      END DO
311
[2528]312      ! partial steps correction at the last level  (use gru & grv computed in zpshde.F90)
[3]313# if defined key_vectopt_loop
314         jj = 1
315         DO ji = jpi+2, jpij-jpi-1   ! vector opt. (forced unrolling)
316# else
317      DO jj = 2, jpjm1
318         DO ji = 2, jpim1
319# endif
[2528]320            iku = mbku(ji,jj)
321            ikv = mbkv(ji,jj)
[3]322            zcoef2 = zcoef0 * MIN( fse3w(ji,jj,iku), fse3w(ji+1,jj  ,iku) )
323            zcoef3 = zcoef0 * MIN( fse3w(ji,jj,ikv), fse3w(ji  ,jj+1,ikv) )
[2528]324            IF( iku > 1 ) THEN            ! on i-direction (level 2 or more)
325               ua  (ji,jj,iku) = ua(ji,jj,iku) - zhpi(ji,jj,iku)         ! subtract old value
326               zhpi(ji,jj,iku) = zhpi(ji,jj,iku-1)                   &   ! compute the new one
327                  &            + zcoef2 * ( rhd(ji+1,jj,iku-1) - rhd(ji,jj,iku-1) + gru(ji,jj) ) / e1u(ji,jj)
328               ua  (ji,jj,iku) = ua(ji,jj,iku) + zhpi(ji,jj,iku)         ! add the new one to the general momentum trend
[3]329            ENDIF
[2528]330            IF( ikv > 1 ) THEN            ! on j-direction (level 2 or more)
331               va  (ji,jj,ikv) = va(ji,jj,ikv) - zhpj(ji,jj,ikv)         ! subtract old value
332               zhpj(ji,jj,ikv) = zhpj(ji,jj,ikv-1)                   &   ! compute the new one
333                  &            + zcoef3 * ( rhd(ji,jj+1,ikv-1) - rhd(ji,jj,ikv-1) + grv(ji,jj) ) / e2v(ji,jj)
334               va  (ji,jj,ikv) = va(ji,jj,ikv) + zhpj(ji,jj,ikv)         ! add the new one to the general momentum trend
[3]335            ENDIF
336# if ! defined key_vectopt_loop
337         END DO
338# endif
339      END DO
[503]340      !
[455]341   END SUBROUTINE hpg_zps
[216]342
[3]343
[455]344   SUBROUTINE hpg_sco( kt )
[3]345      !!---------------------------------------------------------------------
[455]346      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
[3]347      !!
[455]348      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
349      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
350      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
[3]351      !!      density gradient along the model level from the suface to that
[455]352      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
353      !!      to the horizontal pressure gradient :
354      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
355      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
[3]356      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
[455]357      !!         ua = ua - 1/e1u * zhpi
358      !!         va = va - 1/e2v * zhpj
[3]359      !!
360      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
[503]361      !!----------------------------------------------------------------------
362      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
363      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
[3]364      !!
[503]365      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
366      !!
[592]367      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
368      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad   ! temporary scalars
[3]369      !!----------------------------------------------------------------------
370
371      IF( kt == nit000 ) THEN
372         IF(lwp) WRITE(numout,*)
[455]373         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_sco : hydrostatic pressure gradient trend'
374         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
[3]375      ENDIF
376
[503]377      ! Local constant initialization
[2528]378      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
[592]379      ! To use density and not density anomaly
[2528]380      IF ( lk_vvl ) THEN   ;     znad = 1._wp          ! Variable volume
381      ELSE                 ;     znad = 0._wp         ! Fixed volume
[592]382      ENDIF
[455]383
[503]384      ! Surface value
[455]385      DO jj = 2, jpjm1
386         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.   
387            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
[592]388            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( fse3w(ji+1,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji+1,jj  ,1) )   &
389               &                                  - fse3w(ji  ,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) ) )
390            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( fse3w(ji  ,jj+1,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj+1,1) )   &
391               &                                  - fse3w(ji  ,jj  ,1) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) ) )
[455]392            ! s-coordinate pressure gradient correction
[2528]393            zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,1) + rhd   (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
[455]394               &           * ( fsde3w(ji+1,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
[2528]395            zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,1) + rhd   (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
[455]396               &           * ( fsde3w(ji,jj+1,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
397            ! add to the general momentum trend
398            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
399            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
400         END DO 
401      END DO   
402           
[503]403      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
[455]404      DO jk = 2, jpkm1                                 
405         DO jj = 2, jpjm1     
406            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.     
407               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
408               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)   & 
[592]409                  &           * (  fse3w(ji+1,jj,jk) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad )   & 
410                  &              - fse3w(ji  ,jj,jk) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad )  )
[455]411               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
[592]412                  &           * (  fse3w(ji,jj+1,jk) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad )   &
413                  &              - fse3w(ji,jj  ,jk) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad )  )
[455]414               ! s-coordinate pressure gradient correction
[2528]415               zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
[455]416                  &           * ( fsde3w(ji+1,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
[2528]417               zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
[455]418                  &           * ( fsde3w(ji  ,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
419               ! add to the general momentum trend
420               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
421               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
422            END DO
423         END DO
424      END DO
[503]425      !
[455]426   END SUBROUTINE hpg_sco
427
428
429   SUBROUTINE hpg_hel( kt )
430      !!---------------------------------------------------------------------
431      !!                  ***  ROUTINE hpg_hel  ***
432      !!
433      !! ** Method  :   s-coordinate case.
434      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level
435      !!      jk is computed by taking the vertical integral of the in-situ
436      !!      density gradient along the model level from the suface to that
437      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
438      !!      to the horizontal pressure gradient :
439      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
440      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
441      !!      add it to the general momentum trend (ua,va).
442      !!         ua = ua - 1/e1u * zhpi
443      !!         va = va - 1/e2v * zhpj
444      !!
445      !! ** Action : - Update (ua,va) with the now hydrastatic pressure trend
446      !!             - Save the trend (l_trddyn=T)
[503]447      !!----------------------------------------------------------------------
448      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
449      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
[455]450      !!
[503]451      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
452      !!
453      INTEGER  ::   ji, jj, jk           ! dummy loop indices
454      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap   ! temporary scalars
[455]455      !!----------------------------------------------------------------------
456
457      IF( kt == nit000 ) THEN
458         IF(lwp) WRITE(numout,*)
459         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_hel : hydrostatic pressure gradient trend'
460         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, helsinki modified scheme'
[216]461      ENDIF
462
[503]463      ! Local constant initialization
[2528]464      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
[455]465 
[503]466      ! Surface value
[3]467      DO jj = 2, jpjm1
468         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[455]469            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
470            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( fse3t(ji+1,jj  ,1) * rhd(ji+1,jj  ,1)  &
471               &                                  - fse3t(ji  ,jj  ,1) * rhd(ji  ,jj  ,1) )
472            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( fse3t(ji  ,jj+1,1) * rhd(ji  ,jj+1,1)  &
473               &                                  - fse3t(ji  ,jj  ,1) * rhd(ji  ,jj  ,1) )
474            ! s-coordinate pressure gradient correction
475            zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,1) + rhd   (ji,jj,1) )   &
476               &           * ( fsdept(ji+1,jj,1) - fsdept(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
477            zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,1) + rhd   (ji,jj,1) )   &
478               &           * ( fsdept(ji,jj+1,1) - fsdept(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
[3]479            ! add to the general momentum trend
[455]480            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
481            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
[3]482         END DO
483      END DO
[503]484      !
485      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
[3]486      DO jk = 2, jpkm1
487         DO jj = 2, jpjm1
488            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[455]489               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
490               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) &
491                  &           +  zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( fse3t(ji+1,jj,jk  ) * rhd(ji+1,jj,jk)     &
492                  &                                     -fse3t(ji  ,jj,jk  ) * rhd(ji  ,jj,jk)   ) &
493                  &           +  zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( fse3t(ji+1,jj,jk-1) * rhd(ji+1,jj,jk-1)   &
494                  &                                     -fse3t(ji  ,jj,jk-1) * rhd(ji  ,jj,jk-1) )
495               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) &
[2528]496                  &           +  zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( fse3t(ji,jj+1,jk  ) * rhd(ji,jj+1,jk)     &
[455]497                  &                                     -fse3t(ji,jj  ,jk  ) * rhd(ji,jj,  jk)   ) &
[2528]498                  &           +  zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( fse3t(ji,jj+1,jk-1) * rhd(ji,jj+1,jk-1)   &
[455]499                  &                                     -fse3t(ji,jj  ,jk-1) * rhd(ji,jj,  jk-1) )
500               ! s-coordinate pressure gradient correction
501               zuap = - zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )   &
502                  &            * ( fsdept(ji+1,jj,jk) - fsdept(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
503               zvap = - zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )   &
504                  &            * ( fsdept(ji,jj+1,jk) - fsdept(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
505               ! add to the general momentum trend
506               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
507               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
508            END DO
509         END DO
510      END DO
[503]511      !
[455]512   END SUBROUTINE hpg_hel
513
514
515   SUBROUTINE hpg_wdj( kt )
516      !!---------------------------------------------------------------------
517      !!                  ***  ROUTINE hpg_wdj  ***
518      !!
519      !! ** Method  :   Weighted Density Jacobian (wdj) scheme (song 1998)
[1601]520      !!      The weighting coefficients from the namelist parameter rn_gamma
521      !!      (alpha=0.5-rn_gamma ; beta=1-alpha=0.5+rn_gamma
[455]522      !!
523      !! Reference : Song, Mon. Wea. Rev., 126, 3213-3230, 1998.
[503]524      !!----------------------------------------------------------------------
525      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
526      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
[455]527      !!
[503]528      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
529      !!
530      INTEGER  ::   ji, jj, jk           ! dummy loop indices
531      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap   ! temporary scalars
532      REAL(wp) ::   zalph , zbeta        !    "         "
[455]533      !!----------------------------------------------------------------------
534
535      IF( kt == nit000 ) THEN
536         IF(lwp) WRITE(numout,*)
537         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_wdj : hydrostatic pressure gradient trend'
538         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   Weighted Density Jacobian'
539      ENDIF
540
541      ! Local constant initialization
[2528]542      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
543      zalph  = 0.5_wp - rn_gamma    ! weighting coefficients (alpha=0.5-rn_gamma
544      zbeta  = 0.5_wp + rn_gamma    !                        (beta =1-alpha=0.5+rn_gamma
[455]545
546      ! Surface value (no ponderation)
547      DO jj = 2, jpjm1
548         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
549            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
550            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * (  fse3w(ji+1,jj  ,1) * rhd(ji+1,jj  ,1)   &
551               &                                   - fse3w(ji  ,jj  ,1) * rhd(ji  ,jj  ,1)  )
552            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * (  fse3w(ji  ,jj+1,1) * rhd(ji  ,jj+1,1)   &
553               &                                   - fse3w(ji  ,jj  ,1) * rhd(ji,  jj  ,1)  )
554            ! s-coordinate pressure gradient correction
555            zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,1) + rhd   (ji,jj,1) )   &
556               &           * ( fsde3w(ji+1,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
557            zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,1) + rhd   (ji,jj,1) )   &
558               &           * ( fsde3w(ji,jj+1,1) - fsde3w(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
559            ! add to the general momentum trend
560            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
561            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
562         END DO
563      END DO
564
565      ! Interior value (2=<jk=<jpkm1) (weighted with zalph & zbeta)
566      DO jk = 2, jpkm1
567         DO jj = 2, jpjm1
568            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
569               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)                            &
570                  &           * (   (            fsde3w(ji+1,jj,jk  ) + fsde3w(ji,jj,jk  )        &
571                  &                            - fsde3w(ji+1,jj,jk-1) - fsde3w(ji,jj,jk-1)    )   &
572                  &               * (  zalph * ( rhd   (ji+1,jj,jk-1) - rhd   (ji,jj,jk-1) )      &
573                  &                  + zbeta * ( rhd   (ji+1,jj,jk  ) - rhd   (ji,jj,jk  ) )  )   &
574                  &             -   (            rhd   (ji+1,jj,jk  ) + rhd   (ji,jj,jk  )        &
575                  &                           - rhd   (ji+1,jj,jk-1) - rhd   (ji,jj,jk-1)     )   &
576                  &               * (  zalph * ( fsde3w(ji+1,jj,jk-1) - fsde3w(ji,jj,jk-1) )      &
577                  &                  + zbeta * ( fsde3w(ji+1,jj,jk  ) - fsde3w(ji,jj,jk  ) )  )  )
578               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)                            &
579                  &           * (   (           fsde3w(ji,jj+1,jk  ) + fsde3w(ji,jj,jk  )         &
580                  &                           - fsde3w(ji,jj+1,jk-1) - fsde3w(ji,jj,jk-1)     )   &
581                  &               * (  zalph * ( rhd   (ji,jj+1,jk-1) - rhd   (ji,jj,jk-1) )      &
582                  &                  + zbeta * ( rhd   (ji,jj+1,jk  ) - rhd   (ji,jj,jk  ) )  )   &
583                  &             -   (            rhd   (ji,jj+1,jk  ) + rhd   (ji,jj,jk  )        &
584                  &                            - rhd   (ji,jj+1,jk-1) - rhd   (ji,jj,jk-1)    )   &
585                  &               * (  zalph * ( fsde3w(ji,jj+1,jk-1) - fsde3w(ji,jj,jk-1) )      &
586                  &                  + zbeta * ( fsde3w(ji,jj+1,jk  ) - fsde3w(ji,jj,jk  ) )  )  )
[3]587               ! add to the general momentum trend
588               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
589               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
[455]590            END DO
[3]591         END DO
592      END DO
[503]593      !
[455]594   END SUBROUTINE hpg_wdj
[216]595
[455]596
597   SUBROUTINE hpg_djc( kt )
598      !!---------------------------------------------------------------------
599      !!                  ***  ROUTINE hpg_djc  ***
600      !!
601      !! ** Method  :   Density Jacobian with Cubic polynomial scheme
602      !!
[503]603      !! Reference: Shchepetkin and McWilliams, J. Geophys. Res., 108(C3), 3090, 2003
[455]604      !!----------------------------------------------------------------------
[503]605      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
606      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
[2590]607      USE wrk_nemo, ONLY: wrk_use, wrk_release
608      USE wrk_nemo, ONLY: drhox => wrk_3d_1, dzx => wrk_3d_2
609      USE wrk_nemo, ONLY: drhou => wrk_3d_3, dzu => wrk_3d_4, rho_i => wrk_3d_5
610      USE wrk_nemo, ONLY: drhoy => wrk_3d_6, dzy => wrk_3d_7
611      USE wrk_nemo, ONLY: drhov => wrk_3d_8, dzv => wrk_3d_9, rho_j => wrk_3d_10
612      USE wrk_nemo, ONLY: drhoz => wrk_3d_11, dzz => wrk_3d_12 
613      USE wrk_nemo, ONLY: drhow => wrk_3d_13, dzw => wrk_3d_14
614      USE wrk_nemo, ONLY: rho_k => wrk_3d_15
[503]615      !!
616      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
617      !!
618      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
619      REAL(wp) ::   zcoef0, zep, cffw   ! temporary scalars
620      REAL(wp) ::   z1_10, cffu, cffx   !    "         "
621      REAL(wp) ::   z1_12, cffv, cffy   !    "         "
[455]622      !!----------------------------------------------------------------------
623
[2590]624      IF(.NOT. wrk_use(3, 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15))THEN
625         CALL ctl_stop('dyn:hpg_djc : requested workspace arrays unavailable.')
626         RETURN
627      END IF
628
[455]629      IF( kt == nit000 ) THEN
630         IF(lwp) WRITE(numout,*)
631         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_djc : hydrostatic pressure gradient trend'
632         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, density Jacobian with cubic polynomial scheme'
[216]633      ENDIF
634
[455]635
[503]636      ! Local constant initialization
[2528]637      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
638      z1_10  = 1._wp / 10._wp
639      z1_12  = 1._wp / 12._wp
[455]640
641      !----------------------------------------------------------------------------------------
642      !  compute and store in provisional arrays elementary vertical and horizontal differences
643      !----------------------------------------------------------------------------------------
644
645!!bug gm   Not a true bug, but... dzz=e3w  for dzx, dzy verify what it is really
646
647      DO jk = 2, jpkm1
648         DO jj = 2, jpjm1
649            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
650               drhoz(ji,jj,jk) = rhd   (ji  ,jj  ,jk) - rhd   (ji,jj,jk-1)
651               dzz  (ji,jj,jk) = fsde3w(ji  ,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk-1)
652               drhox(ji,jj,jk) = rhd   (ji+1,jj  ,jk) - rhd   (ji,jj,jk  )
653               dzx  (ji,jj,jk) = fsde3w(ji+1,jj  ,jk) - fsde3w(ji,jj,jk  )
654               drhoy(ji,jj,jk) = rhd   (ji  ,jj+1,jk) - rhd   (ji,jj,jk  )
655               dzy  (ji,jj,jk) = fsde3w(ji  ,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk  )
656            END DO
657         END DO
658      END DO
659
660      !-------------------------------------------------------------------------
661      ! compute harmonic averages using eq. 5.18
662      !-------------------------------------------------------------------------
663      zep = 1.e-15
664
[503]665!!bug  gm  drhoz not defined at level 1 and used (jk-1 with jk=2)
666!!bug  gm  idem for drhox, drhoy et ji=jpi and jj=jpj
[455]667
668      DO jk = 2, jpkm1
669         DO jj = 2, jpjm1
670            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2528]671               cffw = 2._wp * drhoz(ji  ,jj  ,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)
[455]672
[2528]673               cffu = 2._wp * drhox(ji+1,jj  ,jk) * drhox(ji,jj,jk  )
674               cffx = 2._wp * dzx  (ji+1,jj  ,jk) * dzx  (ji,jj,jk  )
[455]675 
[2528]676               cffv = 2._wp * drhoy(ji  ,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk  )
677               cffy = 2._wp * dzy  (ji  ,jj+1,jk) * dzy  (ji,jj,jk  )
[455]678
679               IF( cffw > zep) THEN
[2528]680                  drhow(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoz(ji,jj,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)   &
681                     &                    / ( drhoz(ji,jj,jk) + drhoz(ji,jj,jk-1) )
[455]682               ELSE
[2528]683                  drhow(ji,jj,jk) = 0._wp
[455]684               ENDIF
685
[2528]686               dzw(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzz(ji,jj,jk) * dzz(ji,jj,jk-1)   &
687                  &                  / ( dzz(ji,jj,jk) + dzz(ji,jj,jk-1) )
[455]688
689               IF( cffu > zep ) THEN
[2528]690                  drhou(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhox(ji+1,jj,jk) * drhox(ji,jj,jk)   &
691                     &                    / ( drhox(ji+1,jj,jk) + drhox(ji,jj,jk) )
[455]692               ELSE
[2528]693                  drhou(ji,jj,jk ) = 0._wp
[455]694               ENDIF
695
696               IF( cffx > zep ) THEN
[2528]697                  dzu(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzx(ji+1,jj,jk) * dzx(ji,jj,jk)   &
698                     &                  / ( dzx(ji+1,jj,jk) + dzx(ji,jj,jk) )
[455]699               ELSE
[2528]700                  dzu(ji,jj,jk) = 0._wp
[455]701               ENDIF
702
703               IF( cffv > zep ) THEN
[2528]704                  drhov(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoy(ji,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk)   &
705                     &                    / ( drhoy(ji,jj+1,jk) + drhoy(ji,jj,jk) )
[455]706               ELSE
[2528]707                  drhov(ji,jj,jk) = 0._wp
[455]708               ENDIF
709
710               IF( cffy > zep ) THEN
[2528]711                  dzv(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzy(ji,jj+1,jk) * dzy(ji,jj,jk)   &
712                     &                  / ( dzy(ji,jj+1,jk) + dzy(ji,jj,jk) )
[455]713               ELSE
[2528]714                  dzv(ji,jj,jk) = 0._wp
[455]715               ENDIF
716
717            END DO
718         END DO
719      END DO
720
721      !----------------------------------------------------------------------------------
722      ! apply boundary conditions at top and bottom using 5.36-5.37
723      !----------------------------------------------------------------------------------
[2528]724      drhow(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:, 2 ) - drhoz(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,  2  )
725      drhou(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhox(:,:, 2 ) - drhox(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,  2  )
726      drhov(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:, 2 ) - drhoy(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,  2  )
[455]727
[2528]728      drhow(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:,jpk) - drhoz(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,jpkm1)
729      drhou(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhox(:,:,jpk) - drhox(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,jpkm1)
730      drhov(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:,jpk) - drhoy(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,jpkm1)
[455]731
732
733      !--------------------------------------------------------------
734      ! Upper half of top-most grid box, compute and store
735      !-------------------------------------------------------------
736
737!!bug gm   :  e3w-de3w = 0.5*e3w  ....  and de3w(2)-de3w(1)=e3w(2) ....   to be verified
738!          true if de3w is really defined as the sum of the e3w scale factors as, it seems to me, it should be
739
740      DO jj = 2, jpjm1
741         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
[2528]742            rho_k(ji,jj,1) = -grav * ( fse3w(ji,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) )               &
743               &                   * (  rhd(ji,jj,1)                                    &
744               &                     + 0.5_wp * ( rhd(ji,jj,2) - rhd(ji,jj,1) )         &
745               &                              * ( fse3w (ji,jj,1) - fsde3w(ji,jj,1) )   &
746               &                              / ( fsde3w(ji,jj,2) - fsde3w(ji,jj,1) )  ) 
[455]747         END DO
748      END DO
749
750!!bug gm    : here also, simplification is possible
751!!bug gm    : optimisation: 1/10 and 1/12 the division should be done before the loop
752
753      DO jk = 2, jpkm1
754         DO jj = 2, jpjm1
755            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
756
757               rho_k(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd   (ji,jj,jk) + rhd   (ji,jj,jk-1) )                                   &
758                  &                     * ( fsde3w(ji,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk-1) )                                   &
759                  &            - grav * z1_10 * (                                                                     &
760                  &     ( drhow (ji,jj,jk) - drhow (ji,jj,jk-1) )                                                     &
761                  &   * ( fsde3w(ji,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( dzw  (ji,jj,jk) + dzw  (ji,jj,jk-1) ) )   &
762                  &   - ( dzw   (ji,jj,jk) - dzw   (ji,jj,jk-1) )                                                     &
763                  &   * ( rhd   (ji,jj,jk) - rhd   (ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( drhow(ji,jj,jk) + drhow(ji,jj,jk-1) ) )   &
764                  &                             )
765
766               rho_i(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )                                   &
767                  &                     * ( fsde3w(ji+1,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) )                                   &
768                  &            - grav* z1_10 * (                                                                      &
769                  &     ( drhou (ji+1,jj,jk) - drhou (ji,jj,jk) )                                                     &
770                  &   * ( fsde3w(ji+1,jj,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzu  (ji+1,jj,jk) + dzu  (ji,jj,jk) ) )   &
771                  &   - ( dzu   (ji+1,jj,jk) - dzu   (ji,jj,jk) )                                                     &
772                  &   * ( rhd   (ji+1,jj,jk) - rhd   (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhou(ji+1,jj,jk) + drhou(ji,jj,jk) ) )   &
773                  &                            )
774
775               rho_j(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd   (ji,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )                                   &
776                  &                     * ( fsde3w(ji,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) )                                   &
777                  &            - grav* z1_10 * (                                                                      &
778                  &     ( drhov (ji,jj+1,jk) - drhov (ji,jj,jk) )                                                     &
779                  &   * ( fsde3w(ji,jj+1,jk) - fsde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzv  (ji,jj+1,jk) + dzv  (ji,jj,jk) ) )   &
780                  &   - ( dzv   (ji,jj+1,jk) - dzv   (ji,jj,jk) )                                                     &
781                  &   * ( rhd   (ji,jj+1,jk) - rhd   (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhov(ji,jj+1,jk) + drhov(ji,jj,jk) ) )   &
782                  &                            )
783
784            END DO
785         END DO
786      END DO
787      CALL lbc_lnk(rho_k,'W',1.)
788      CALL lbc_lnk(rho_i,'U',1.)
789      CALL lbc_lnk(rho_j,'V',1.)
790
791
792      ! ---------------
793      !  Surface value
794      ! ---------------
795      DO jj = 2, jpjm1
796         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
797            zhpi(ji,jj,1) = ( rho_k(ji+1,jj  ,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_i(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
798            zhpj(ji,jj,1) = ( rho_k(ji  ,jj+1,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_j(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
799            ! add to the general momentum trend
800            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zhpi(ji,jj,1)
801            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zhpj(ji,jj,1)
802         END DO
803      END DO
804
805      ! ----------------
806      !  interior value   (2=<jk=<jpkm1)
807      ! ----------------
808      DO jk = 2, jpkm1
809         DO jj = 2, jpjm1 
810            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
811               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
812               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)                                &
813                  &           + (  ( rho_k(ji+1,jj,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
814                  &              - ( rho_i(ji  ,jj,jk) - rho_i(ji,jj,jk-1) )  ) / e1u(ji,jj)
815               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)                                &
816                  &           + (  ( rho_k(ji,jj+1,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
817                  &               -( rho_j(ji,jj  ,jk) - rho_j(ji,jj,jk-1) )  ) / e2v(ji,jj)
818               ! add to the general momentum trend
819               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zhpi(ji,jj,jk)
820               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zhpj(ji,jj,jk)
821            END DO
822         END DO
823      END DO
[503]824      !
[2590]825      IF(.NOT. wrk_release(3, 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15))THEN
826         CALL ctl_stop('dyn:hpg_djc : failed to release workspace arrays.')
827      END IF
828      !
[455]829   END SUBROUTINE hpg_djc
830
831
832   SUBROUTINE hpg_rot( kt )
833      !!---------------------------------------------------------------------
834      !!                  ***  ROUTINE hpg_rot  ***
835      !!
836      !! ** Method  :   rotated axes scheme (Thiem and Berntsen 2005)
837      !!
838      !! Reference: Thiem & Berntsen, Ocean Modelling, In press, 2005.
839      !!----------------------------------------------------------------------
[503]840      USE oce, ONLY :   zhpi => ta   ! use ta as 3D workspace
841      USE oce, ONLY :   zhpj => sa   ! use sa as 3D workspace
[2590]842      USE wrk_nemo, ONLY: wrk_use, wrk_release
843      USE wrk_nemo, ONLY: zdistr => wrk_2d_1, zsina => wrk_2d_2, &
844                          zcosa  => wrk_2d_3
845      USE wrk_nemo, ONLY: zhpiorg => wrk_3d_1, zhpirot => wrk_3d_2
846      USE wrk_nemo, ONLY: zhpitra => wrk_3d_3, zhpine => wrk_3d_4
847      USE wrk_nemo, ONLY: zhpjorg => wrk_3d_5, zhpjrot => wrk_3d_6
848      USE wrk_nemo, ONLY: zhpjtra => wrk_3d_7, zhpjne => wrk_3d_8
[503]849      !!
850      INTEGER, INTENT(in) ::   kt    ! ocean time-step index
851      !!
852      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
853      REAL(wp) ::   zforg, zcoef0, zuap, zmskd1, zmskd1m   ! temporary scalar
854      REAL(wp) ::   zfrot        , zvap, zmskd2, zmskd2m   !    "         "
[455]855      !!----------------------------------------------------------------------
856
[2590]857      IF( (.NOT. wrk_use(2, 1,2,3)) .OR.               &
858          (.NOT. wrk_use(3, 1,2,3,4,5,6,7,8)))THEN
859         CALL ctl_stop('dyn:hpg_rot : requested workspace arrays unavailable.')
860         RETURN
861      END IF
862
[455]863      IF( kt == nit000 ) THEN
864         IF(lwp) WRITE(numout,*)
865         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_rot : hydrostatic pressure gradient trend'
866         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, rotated axes scheme used'
[3]867      ENDIF
868
[455]869      ! -------------------------------
870      !  Local constant initialization
871      ! -------------------------------
[2528]872      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
873      zforg  = 0.95_wp
874      zfrot  = 1._wp - zforg
[3]875
[455]876      ! inverse of the distance between 2 diagonal T-points (defined at F-point) (here zcoef0/distance)
877      zdistr(:,:) = zcoef0 / SQRT( e1f(:,:)*e1f(:,:) + e2f(:,:)*e1f(:,:) )
[3]878
[455]879      ! sinus and cosinus of diagonal angle at F-point
880      zsina(:,:) = ATAN2( e2f(:,:), e1f(:,:) )
881      zcosa(:,:) = COS( zsina(:,:) )
882      zsina(:,:) = SIN( zsina(:,:) )
883
884      ! ---------------
885      !  Surface value
886      ! ---------------
887      ! compute and add to the general trend the pressure gradients along the axes
888      DO jj = 2, jpjm1
889         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
890            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
891            zhpiorg(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * (  fse3t(ji+1,jj,1) * rhd(ji+1,jj,1)   &
892               &                                      - fse3t(ji  ,jj,1) * rhd(ji  ,jj,1)  )
893            zhpjorg(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * (  fse3t(ji,jj+1,1) * rhd(ji,jj+1,1)   &
894               &                                      - fse3t(ji,jj  ,1) * rhd(ji,jj  ,1)  )
895            ! s-coordinate pressure gradient correction
896            zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,1) + rhd   (ji,jj,1) )   &
897               &           * ( fsdept(ji+1,jj  ,1) - fsdept(ji,jj,1) ) / e1u(ji,jj)
898            zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,1) + rhd   (ji,jj,1) )   &
899               &           * ( fsdept(ji  ,jj+1,1) - fsdept(ji,jj,1) ) / e2v(ji,jj)
900            ! add to the general momentum trend
901            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zforg * ( zhpiorg(ji,jj,1) + zuap )
902            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zforg * ( zhpjorg(ji,jj,1) + zvap )
903         END DO
904      END DO
905
906      ! compute the pressure gradients in the diagonal directions
907      DO jj = 1, jpjm1
908         DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
909            zmskd1 = tmask(ji+1,jj+1,1) * tmask(ji  ,jj,1)      ! mask in the 1st diagnonal
910            zmskd2 = tmask(ji  ,jj+1,1) * tmask(ji+1,jj,1)      ! mask in the 2nd diagnonal
911            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
912            zhpitra(ji,jj,1) = zdistr(ji,jj) * zmskd1 * (  fse3t(ji+1,jj+1,1) * rhd(ji+1,jj+1,1)   &
913               &                                         - fse3t(ji  ,jj  ,1) * rhd(ji  ,jj  ,1)  )
914            zhpjtra(ji,jj,1) = zdistr(ji,jj) * zmskd2 * (  fse3t(ji  ,jj+1,1) * rhd(ji  ,jj+1,1)   &
915               &                                         - fse3t(ji+1,jj  ,1) * rhd(ji+1,jj  ,1)  )
916            ! s-coordinate pressure gradient correction
917            zuap = -zdistr(ji,jj) * zmskd1 * ( rhd   (ji+1,jj+1,1) + rhd   (ji  ,jj,1) )   &
918               &                           * ( fsdept(ji+1,jj+1,1) - fsdept(ji  ,jj,1) )
919            zvap = -zdistr(ji,jj) * zmskd2 * ( rhd   (ji  ,jj+1,1) + rhd   (ji+1,jj,1) )   &
920               &                           * ( fsdept(ji  ,jj+1,1) - fsdept(ji+1,jj,1) )
921            ! back rotation
922            zhpine(ji,jj,1) = zcosa(ji,jj) * ( zhpitra(ji,jj,1) + zuap )   &
923               &            - zsina(ji,jj) * ( zhpjtra(ji,jj,1) + zvap )
924            zhpjne(ji,jj,1) = zsina(ji,jj) * ( zhpitra(ji,jj,1) + zuap )   &
925               &            + zcosa(ji,jj) * ( zhpjtra(ji,jj,1) + zvap )
926         END DO
927      END DO
928
929      ! interpolate and add to the general trend the diagonal gradient
930      DO jj = 2, jpjm1
931         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
932            ! averaging
933            zhpirot(ji,jj,1) = 0.5 * ( zhpine(ji,jj,1) + zhpine(ji  ,jj-1,1) )
934            zhpjrot(ji,jj,1) = 0.5 * ( zhpjne(ji,jj,1) + zhpjne(ji-1,jj  ,1) )
935            ! add to the general momentum trend
936            ua(ji,jj,1) = ua(ji,jj,1) + zfrot * zhpirot(ji,jj,1) 
937            va(ji,jj,1) = va(ji,jj,1) + zfrot * zhpjrot(ji,jj,1) 
938         END DO
939      END DO
940
941      ! -----------------
942      ! 2. interior value (2=<jk=<jpkm1)
943      ! -----------------
944      ! compute and add to the general trend the pressure gradients along the axes
945      DO jk = 2, jpkm1
946         DO jj = 2, jpjm1
947            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
948               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
949               zhpiorg(ji,jj,jk) = zhpiorg(ji,jj,jk-1)                                                 &
950                  &              +  zcoef0 / e1u(ji,jj) * (  fse3t(ji+1,jj,jk  ) * rhd(ji+1,jj,jk  )   &
951                  &                                        - fse3t(ji  ,jj,jk  ) * rhd(ji  ,jj,jk  )   &
952                  &                                        + fse3t(ji+1,jj,jk-1) * rhd(ji+1,jj,jk-1)   &
953                  &                                        - fse3t(ji  ,jj,jk-1) * rhd(ji  ,jj,jk-1)  )
954               zhpjorg(ji,jj,jk) = zhpjorg(ji,jj,jk-1)                                                 &
955                  &              +  zcoef0 / e2v(ji,jj) * (  fse3t(ji,jj+1,jk  ) * rhd(ji,jj+1,jk  )   &
956                  &                                        - fse3t(ji,jj  ,jk  ) * rhd(ji,jj,  jk  )   &
957                  &                                        + fse3t(ji,jj+1,jk-1) * rhd(ji,jj+1,jk-1)   &
958                  &                                        - fse3t(ji,jj  ,jk-1) * rhd(ji,jj,  jk-1)  )
959               ! s-coordinate pressure gradient correction
960               zuap = - zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )   &
961                  &            * ( fsdept(ji+1,jj  ,jk) - fsdept(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
962               zvap = - zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) )   &
963                  &            * ( fsdept(ji  ,jj+1,jk) - fsdept(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
964               ! add to the general momentum trend
965               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zforg*( zhpiorg(ji,jj,jk) + zuap )
966               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zforg*( zhpjorg(ji,jj,jk) + zvap )
967            END DO
968         END DO
969      END DO
970
971      ! compute the pressure gradients in the diagonal directions
972      DO jk = 2, jpkm1
973         DO jj = 1, jpjm1
974            DO ji = 1, fs_jpim1   ! vector opt.
975               zmskd1  = tmask(ji+1,jj+1,jk  ) * tmask(ji  ,jj,jk  )      ! level jk   mask in the 1st diagnonal
976               zmskd1m = tmask(ji+1,jj+1,jk-1) * tmask(ji  ,jj,jk-1)      ! level jk-1    "               "     
977               zmskd2  = tmask(ji  ,jj+1,jk  ) * tmask(ji+1,jj,jk  )      ! level jk   mask in the 2nd diagnonal
978               zmskd2m = tmask(ji  ,jj+1,jk-1) * tmask(ji+1,jj,jk-1)      ! level jk-1    "               "     
979               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
980               zhpitra(ji,jj,jk) = zhpitra(ji,jj,jk-1)                                                       &
981                  &              + zdistr(ji,jj) * zmskd1  * ( fse3t(ji+1,jj+1,jk  ) * rhd(ji+1,jj+1,jk)     &
982                  &                                           -fse3t(ji  ,jj  ,jk  ) * rhd(ji  ,jj  ,jk) )   &
983                  &              + zdistr(ji,jj) * zmskd1m * ( fse3t(ji+1,jj+1,jk-1) * rhd(ji+1,jj+1,jk-1)   &
984                  &                                           -fse3t(ji  ,jj  ,jk-1) * rhd(ji  ,jj  ,jk-1) )
985               zhpjtra(ji,jj,jk) = zhpjtra(ji,jj,jk-1)                                                       &
986                  &              + zdistr(ji,jj) * zmskd2  * ( fse3t(ji  ,jj+1,jk  ) * rhd(ji  ,jj+1,jk)     &
987                  &                                           -fse3t(ji+1,jj  ,jk  ) * rhd(ji+1,jj,  jk) )   &
988                  &              + zdistr(ji,jj) * zmskd2m * ( fse3t(ji  ,jj+1,jk-1) * rhd(ji  ,jj+1,jk-1)   &
989                  &                                           -fse3t(ji+1,jj  ,jk-1) * rhd(ji+1,jj,  jk-1) )
990               ! s-coordinate pressure gradient correction
991               zuap = - zdistr(ji,jj) * zmskd1 * ( rhd   (ji+1,jj+1,jk) + rhd   (ji  ,jj,jk) )   &
992                  &                            * ( fsdept(ji+1,jj+1,jk) - fsdept(ji  ,jj,jk) )
993               zvap = - zdistr(ji,jj) * zmskd2 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji+1,jj,jk) )   &
994                  &                            * ( fsdept(ji  ,jj+1,jk) - fsdept(ji+1,jj,jk) )
995               ! back rotation
996               zhpine(ji,jj,jk) = zcosa(ji,jj) * ( zhpitra(ji,jj,jk) + zuap )   &
997                  &             - zsina(ji,jj) * ( zhpjtra(ji,jj,jk) + zvap )
998               zhpjne(ji,jj,jk) = zsina(ji,jj) * ( zhpitra(ji,jj,jk) + zuap )   &
999                  &             + zcosa(ji,jj) * ( zhpjtra(ji,jj,jk) + zvap )
1000            END DO
1001         END DO
1002      END DO
1003
1004      ! interpolate and add to the general trend
1005      DO jk = 2, jpkm1
1006         DO jj = 2, jpjm1
1007            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
1008               ! averaging
1009               zhpirot(ji,jj,jk) = 0.5 * ( zhpine(ji,jj,jk) + zhpine(ji  ,jj-1,jk) )
1010               zhpjrot(ji,jj,jk) = 0.5 * ( zhpjne(ji,jj,jk) + zhpjne(ji-1,jj  ,jk) )
1011               ! add to the general momentum trend
1012               ua(ji,jj,jk) = ua(ji,jj,jk) + zfrot * zhpirot(ji,jj,jk) 
1013               va(ji,jj,jk) = va(ji,jj,jk) + zfrot * zhpjrot(ji,jj,jk) 
1014            END DO
1015         END DO
1016      END DO
[503]1017      !
[2590]1018      IF( (.NOT. wrk_release(2, 1,2,3)) .OR.               &
1019          (.NOT. wrk_release(3, 1,2,3,4,5,6,7,8)))THEN
1020         CALL ctl_stop('dyn:hpg_rot : failed to release workspace arrays.')
1021      END IF
1022      !
[455]1023   END SUBROUTINE hpg_rot
1024
[3]1025   !!======================================================================
1026END MODULE dynhpg
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.