New URL for NEMO forge!   http://forge.nemo-ocean.eu

Since March 2022 along with NEMO 4.2 release, the code development moved to a self-hosted GitLab.
This present forge is now archived and remained online for history.
dynhpg.F90 in NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/OCE/DYN – NEMO

source: NEMO/branches/2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps/src/OCE/DYN/dynhpg.F90 @ 10928

Last change on this file since 10928 was 10928, checked in by davestorkey, 4 years ago

2019/dev_r10721_KERNEL-02_Storkey_Coward_IMMERSE_first_steps : Finish converting DYN module, including some updates to previously processed modules, but excluding dynnxt.F90 (which needs to be completely rewritten) and wet_dry.F90 - I need to talk to Enda about this.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 75.5 KB
Line 
1MODULE dynhpg
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  dynhpg  ***
4   !! Ocean dynamics:  hydrostatic pressure gradient trend
5   !!======================================================================
6   !! History :  OPA  !  1987-09  (P. Andrich, M.-A. Foujols)  hpg_zco: Original code
7   !!            5.0  !  1991-11  (G. Madec)
8   !!            7.0  !  1996-01  (G. Madec)  hpg_sco: Original code for s-coordinates
9   !!            8.0  !  1997-05  (G. Madec)  split dynber into dynkeg and dynhpg
10   !!            8.5  !  2002-07  (G. Madec)  F90: Free form and module
11   !!            8.5  !  2002-08  (A. Bozec)  hpg_zps: Original code
12   !!   NEMO     1.0  !  2005-10  (A. Beckmann, B.W. An)  various s-coordinate options
13   !!                 !         Original code for hpg_ctl, hpg_hel hpg_wdj, hpg_djc, hpg_rot
14   !!             -   !  2005-11  (G. Madec) style & small optimisation
15   !!            3.3  !  2010-10  (C. Ethe, G. Madec) reorganisation of initialisation phase
16   !!            3.4  !  2011-11  (H. Liu) hpg_prj: Original code for s-coordinates
17   !!                 !           (A. Coward) suppression of hel, wdj and rot options
18   !!            3.6  !  2014-11  (P. Mathiot) hpg_isf: original code for ice shelf cavity
19   !!----------------------------------------------------------------------
20
21   !!----------------------------------------------------------------------
22   !!   dyn_hpg      : update the momentum trend with the now horizontal
23   !!                  gradient of the hydrostatic pressure
24   !!   dyn_hpg_init : initialisation and control of options
25   !!       hpg_zco  : z-coordinate scheme
26   !!       hpg_zps  : z-coordinate plus partial steps (interpolation)
27   !!       hpg_sco  : s-coordinate (standard jacobian formulation)
28   !!       hpg_isf  : s-coordinate (sco formulation) adapted to ice shelf
29   !!       hpg_djc  : s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
30   !!       hpg_prj  : s-coordinate (Pressure Jacobian with Cubic polynomial)
31   !!----------------------------------------------------------------------
32   USE oce             ! ocean dynamics and tracers
33   USE sbc_oce         ! surface variable (only for the flag with ice shelf)
34   USE dom_oce         ! ocean space and time domain
35   USE wet_dry         ! wetting and drying
36   USE phycst          ! physical constants
37   USE trd_oce         ! trends: ocean variables
38   USE trddyn          ! trend manager: dynamics
39!jc   USE zpshde          ! partial step: hor. derivative     (zps_hde routine)
40   !
41   USE in_out_manager  ! I/O manager
42   USE prtctl          ! Print control
43   USE lbclnk          ! lateral boundary condition
44   USE lib_mpp         ! MPP library
45   USE eosbn2          ! compute density
46   USE timing          ! Timing
47   USE iom
48
49   IMPLICIT NONE
50   PRIVATE
51
52   PUBLIC   dyn_hpg        ! routine called by step module
53   PUBLIC   dyn_hpg_init   ! routine called by opa module
54
55   !                                !!* Namelist namdyn_hpg : hydrostatic pressure gradient
56   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_zco   !: z-coordinate - full steps
57   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_zps   !: z-coordinate - partial steps (interpolation)
58   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_sco   !: s-coordinate (standard jacobian formulation)
59   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_djc   !: s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
60   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_prj   !: s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
61   LOGICAL, PUBLIC ::   ln_hpg_isf   !: s-coordinate similar to sco modify for isf
62
63   !                                !! Flag to control the type of hydrostatic pressure gradient
64   INTEGER, PARAMETER ::   np_ERROR  =-10   ! error in specification of lateral diffusion
65   INTEGER, PARAMETER ::   np_zco    =  0   ! z-coordinate - full steps
66   INTEGER, PARAMETER ::   np_zps    =  1   ! z-coordinate - partial steps (interpolation)
67   INTEGER, PARAMETER ::   np_sco    =  2   ! s-coordinate (standard jacobian formulation)
68   INTEGER, PARAMETER ::   np_djc    =  3   ! s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
69   INTEGER, PARAMETER ::   np_prj    =  4   ! s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
70   INTEGER, PARAMETER ::   np_isf    =  5   ! s-coordinate similar to sco modify for isf
71   !
72   INTEGER, PUBLIC ::   nhpg         !: type of pressure gradient scheme used ! (deduced from ln_hpg_... flags) (PUBLIC for TAM)
73
74   !! * Substitutions
75#  include "vectopt_loop_substitute.h90"
76   !!----------------------------------------------------------------------
77   !! NEMO/OCE 4.0 , NEMO Consortium (2018)
78   !! $Id$
79   !! Software governed by the CeCILL license (see ./LICENSE)
80   !!----------------------------------------------------------------------
81CONTAINS
82
83   SUBROUTINE dyn_hpg( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
84      !!---------------------------------------------------------------------
85      !!                  ***  ROUTINE dyn_hpg  ***
86      !!
87      !! ** Method  :   Call the hydrostatic pressure gradient routine
88      !!              using the scheme defined in the namelist
89      !!
90      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
91      !!             - send trends to trd_dyn for futher diagnostics (l_trddyn=T)
92      !!----------------------------------------------------------------------
93      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
94      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
95      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
96      !
97      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::   ztrdu, ztrdv
98      !!----------------------------------------------------------------------
99      !
100      IF( ln_timing )   CALL timing_start('dyn_hpg')
101      !
102      IF( l_trddyn ) THEN                    ! Temporary saving of puu(:,:,:,Krhs) and pvv(:,:,:,Krhs) trends (l_trddyn)
103         ALLOCATE( ztrdu(jpi,jpj,jpk) , ztrdv(jpi,jpj,jpk) )
104         ztrdu(:,:,:) = puu(:,:,:,Krhs)
105         ztrdv(:,:,:) = pvv(:,:,:,Krhs)
106      ENDIF
107      !
108      SELECT CASE ( nhpg )      ! Hydrostatic pressure gradient computation
109      CASE ( np_zco )   ;   CALL hpg_zco    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! z-coordinate
110      CASE ( np_zps )   ;   CALL hpg_zps    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! z-coordinate plus partial steps (interpolation)
111      CASE ( np_sco )   ;   CALL hpg_sco    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate (standard jacobian formulation)
112      CASE ( np_djc )   ;   CALL hpg_djc    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate (Density Jacobian with Cubic polynomial)
113      CASE ( np_prj )   ;   CALL hpg_prj    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate (Pressure Jacobian scheme)
114      CASE ( np_isf )   ;   CALL hpg_isf    ( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )  ! s-coordinate similar to sco modify for ice shelf
115      END SELECT
116      !
117      IF( l_trddyn ) THEN      ! save the hydrostatic pressure gradient trends for momentum trend diagnostics
118         ztrdu(:,:,:) = puu(:,:,:,Krhs) - ztrdu(:,:,:)
119         ztrdv(:,:,:) = pvv(:,:,:,Krhs) - ztrdv(:,:,:)
120         CALL trd_dyn( ztrdu, ztrdv, jpdyn_hpg, kt )
121         DEALLOCATE( ztrdu , ztrdv )
122      ENDIF
123      !
124      IF(ln_ctl)   CALL prt_ctl( tab3d_1=puu(:,:,:,Krhs), clinfo1=' hpg  - Ua: ', mask1=umask,   &
125         &                       tab3d_2=pvv(:,:,:,Krhs), clinfo2=       ' Va: ', mask2=vmask, clinfo3='dyn' )
126      !
127      IF( ln_timing )   CALL timing_stop('dyn_hpg')
128      !
129   END SUBROUTINE dyn_hpg
130
131
132   SUBROUTINE dyn_hpg_init( Kmm )
133      !!----------------------------------------------------------------------
134      !!                 ***  ROUTINE dyn_hpg_init  ***
135      !!
136      !! ** Purpose :   initializations for the hydrostatic pressure gradient
137      !!              computation and consistency control
138      !!
139      !! ** Action  :   Read the namelist namdyn_hpg and check the consistency
140      !!      with the type of vertical coordinate used (zco, zps, sco)
141      !!----------------------------------------------------------------------
142      INTEGER, INTENT( in ) :: Kmm   ! ocean time level index
143      !
144      INTEGER ::   ioptio = 0      ! temporary integer
145      INTEGER ::   ios             ! Local integer output status for namelist read
146      !!
147      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt    ! dummy loop indices      ISF
148      REAL(wp) ::   znad
149      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:) ::  zts_top, zrhd   ! hypothesys on isf density
150      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::  zrhdtop_isf    ! density at bottom of ISF
151      REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)   ::  ziceload       ! density at bottom of ISF
152      !!
153      NAMELIST/namdyn_hpg/ ln_hpg_zco, ln_hpg_zps, ln_hpg_sco,     &
154         &                 ln_hpg_djc, ln_hpg_prj, ln_hpg_isf
155      !!----------------------------------------------------------------------
156      !
157      REWIND( numnam_ref )              ! Namelist namdyn_hpg in reference namelist : Hydrostatic pressure gradient
158      READ  ( numnam_ref, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 901)
159901   IF( ios /= 0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in reference namelist', lwp )
160      !
161      REWIND( numnam_cfg )              ! Namelist namdyn_hpg in configuration namelist : Hydrostatic pressure gradient
162      READ  ( numnam_cfg, namdyn_hpg, IOSTAT = ios, ERR = 902 )
163902   IF( ios >  0 )   CALL ctl_nam ( ios , 'namdyn_hpg in configuration namelist', lwp )
164      IF(lwm) WRITE ( numond, namdyn_hpg )
165      !
166      IF(lwp) THEN                   ! Control print
167         WRITE(numout,*)
168         WRITE(numout,*) 'dyn_hpg_init : hydrostatic pressure gradient initialisation'
169         WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~~'
170         WRITE(numout,*) '   Namelist namdyn_hpg : choice of hpg scheme'
171         WRITE(numout,*) '      z-coord. - full steps                             ln_hpg_zco    = ', ln_hpg_zco
172         WRITE(numout,*) '      z-coord. - partial steps (interpolation)          ln_hpg_zps    = ', ln_hpg_zps
173         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation)          ln_hpg_sco    = ', ln_hpg_sco
174         WRITE(numout,*) '      s-coord. (standard jacobian formulation) for isf  ln_hpg_isf    = ', ln_hpg_isf
175         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)     ln_hpg_djc    = ', ln_hpg_djc
176         WRITE(numout,*) '      s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)    ln_hpg_prj    = ', ln_hpg_prj
177      ENDIF
178      !
179      IF( ln_hpg_djc )   &
180         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : Density Jacobian: Cubic polynominal method',   &
181         &                 '   currently disabled (bugs under investigation).'        ,   &
182         &                 '   Please select either  ln_hpg_sco or  ln_hpg_prj instead' )
183         !
184      IF( .NOT.ln_linssh .AND. .NOT.(ln_hpg_sco.OR.ln_hpg_prj.OR.ln_hpg_isf) )          &
185         &   CALL ctl_stop('dyn_hpg_init : non-linear free surface requires either ',   &
186         &                 '   the standard jacobian formulation hpg_sco    or '    ,   &
187         &                 '   the pressure jacobian formulation hpg_prj'             )
188         !
189      IF( ln_hpg_isf ) THEN
190         IF( .NOT. ln_isfcav )   CALL ctl_stop( ' hpg_isf not available if ln_isfcav = false ' )
191       ELSE
192         IF(       ln_isfcav )   CALL ctl_stop( 'Only hpg_isf has been corrected to work with ice shelf cavity.' )
193      ENDIF
194      !
195      !                               ! Set nhpg from ln_hpg_... flags & consistency check
196      nhpg   = np_ERROR
197      ioptio = 0
198      IF( ln_hpg_zco ) THEN   ;   nhpg = np_zco   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
199      IF( ln_hpg_zps ) THEN   ;   nhpg = np_zps   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
200      IF( ln_hpg_sco ) THEN   ;   nhpg = np_sco   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
201      IF( ln_hpg_djc ) THEN   ;   nhpg = np_djc   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
202      IF( ln_hpg_prj ) THEN   ;   nhpg = np_prj   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
203      IF( ln_hpg_isf ) THEN   ;   nhpg = np_isf   ;   ioptio = ioptio +1   ;   ENDIF
204      !
205      IF( ioptio /= 1 )   CALL ctl_stop( 'NO or several hydrostatic pressure gradient options used' )
206      !
207      IF(lwp) THEN
208         WRITE(numout,*)
209         SELECT CASE( nhpg )
210         CASE( np_zco )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   z-coord. - full steps '
211         CASE( np_zps )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   z-coord. - partial steps (interpolation)'
212         CASE( np_sco )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (standard jacobian formulation)'
213         CASE( np_djc )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (Density Jacobian: Cubic polynomial)'
214         CASE( np_prj )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (Pressure Jacobian: Cubic polynomial)'
215         CASE( np_isf )   ;   WRITE(numout,*) '   ==>>>   s-coord. (standard jacobian formulation) for isf'
216         END SELECT
217         WRITE(numout,*)
218      ENDIF
219      !                         
220      IF ( .NOT. ln_isfcav ) THEN     !--- no ice shelf load
221         riceload(:,:) = 0._wp
222         !
223      ELSE                            !--- set an ice shelf load
224         !
225         IF(lwp) WRITE(numout,*)
226         IF(lwp) WRITE(numout,*) '   ice shelf case: set the ice-shelf load'
227         ALLOCATE( zts_top(jpi,jpj,jpts) , zrhd(jpi,jpj,jpk) , zrhdtop_isf(jpi,jpj) , ziceload(jpi,jpj) ) 
228         !
229         znad = 1._wp                     !- To use density and not density anomaly
230         !
231         !                                !- assume water displaced by the ice shelf is at T=-1.9 and S=34.4 (rude)
232         zts_top(:,:,jp_tem) = -1.9_wp   ;   zts_top(:,:,jp_sal) = 34.4_wp
233         !
234         DO jk = 1, jpk                   !- compute density of the water displaced by the ice shelf
235            CALL eos( zts_top(:,:,:), gdept(:,:,jk,Kmm), zrhd(:,:,jk) )
236         END DO
237         !
238         !                                !- compute rhd at the ice/oce interface (ice shelf side)
239         CALL eos( zts_top , risfdep, zrhdtop_isf )
240         !
241         !                                !- Surface value + ice shelf gradient
242         ziceload = 0._wp                       ! compute pressure due to ice shelf load
243         DO jj = 1, jpj                         ! (used to compute hpgi/j for all the level from 1 to miku/v)
244            DO ji = 1, jpi                      ! divided by 2 later
245               ikt = mikt(ji,jj)
246               ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (znad + zrhd(ji,jj,1) ) * e3w(ji,jj,1,Kmm) * (1._wp - tmask(ji,jj,1))
247               DO jk = 2, ikt-1
248                  ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhd(ji,jj,jk-1) + zrhd(ji,jj,jk)) * e3w(ji,jj,jk,Kmm) &
249                     &                              * (1._wp - tmask(ji,jj,jk))
250               END DO
251               IF (ikt  >=  2) ziceload(ji,jj) = ziceload(ji,jj) + (2._wp * znad + zrhdtop_isf(ji,jj) + zrhd(ji,jj,ikt-1)) &
252                  &                                              * ( risfdep(ji,jj) - gdept(ji,jj,ikt-1,Kmm) )
253            END DO
254         END DO
255         riceload(:,:) = ziceload(:,:)  ! need to be saved for diaar5
256         !
257         DEALLOCATE( zts_top , zrhd , zrhdtop_isf , ziceload ) 
258      ENDIF
259      !
260   END SUBROUTINE dyn_hpg_init
261
262
263   SUBROUTINE hpg_zco( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
264      !!---------------------------------------------------------------------
265      !!                  ***  ROUTINE hpg_zco  ***
266      !!
267      !! ** Method  :   z-coordinate case, levels are horizontal surfaces.
268      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
269      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
270      !!      density gradient along the model level from the suface to that
271      !!      level:    zhpi = grav .....
272      !!                zhpj = grav .....
273      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
274      !!            puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
275      !!            pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
276      !!
277      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
278      !!----------------------------------------------------------------------
279      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
280      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
281      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
282      !
283      INTEGER  ::   ji, jj, jk       ! dummy loop indices
284      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1   ! temporary scalars
285      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  zhpi, zhpj
286      !!----------------------------------------------------------------------
287      !
288      IF( kt == nit000 ) THEN
289         IF(lwp) WRITE(numout,*)
290         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zco : hydrostatic pressure gradient trend'
291         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate case '
292      ENDIF
293
294      zcoef0 = - grav * 0.5_wp      ! Local constant initialization
295
296      ! Surface value
297      DO jj = 2, jpjm1
298         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
299            zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,1,Kmm)
300            ! hydrostatic pressure gradient
301            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
302            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
303            ! add to the general momentum trend
304            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
305            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
306         END DO
307      END DO
308
309      !
310      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
311      DO jk = 2, jpkm1
312         DO jj = 2, jpjm1
313            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
314               zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,jk,Kmm)
315               ! hydrostatic pressure gradient
316               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
317                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk)+rhd(ji+1,jj,jk-1) )    &
318                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk)+rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
319
320               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
321                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk)+rhd(ji,jj+1,jk-1) )    &
322                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk)+rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
323               ! add to the general momentum trend
324               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
325               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
326            END DO
327         END DO
328      END DO
329      !
330   END SUBROUTINE hpg_zco
331
332
333   SUBROUTINE hpg_zps( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
334      !!---------------------------------------------------------------------
335      !!                 ***  ROUTINE hpg_zps  ***
336      !!
337      !! ** Method  :   z-coordinate plus partial steps case.  blahblah...
338      !!
339      !! ** Action  : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
340      !!----------------------------------------------------------------------
341      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
342      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
343      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
344      !!
345      INTEGER  ::   ji, jj, jk                       ! dummy loop indices
346      INTEGER  ::   iku, ikv                         ! temporary integers
347      REAL(wp) ::   zcoef0, zcoef1, zcoef2, zcoef3   ! temporary scalars
348      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::  zhpi, zhpj
349      !!----------------------------------------------------------------------
350      !
351      IF( kt == nit000 ) THEN
352         IF(lwp) WRITE(numout,*)
353         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_zps : hydrostatic pressure gradient trend'
354         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   z-coordinate with partial steps - vector optimization'
355      ENDIF
356
357      ! Partial steps: bottom before horizontal gradient of t, s, rd at the last ocean level
358!jc      CALL zps_hde    ( kt, jpts, ts(:,:,:,:,Kmm), gtsu, gtsv, rhd, gru , grv )
359
360      ! Local constant initialization
361      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
362
363      !  Surface value (also valid in partial step case)
364      DO jj = 2, jpjm1
365         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
366            zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,1,Kmm)
367            ! hydrostatic pressure gradient
368            zhpi(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji+1,jj  ,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
369            zhpj(ji,jj,1) = zcoef1 * ( rhd(ji  ,jj+1,1) - rhd(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
370            ! add to the general momentum trend
371            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
372            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
373         END DO
374      END DO
375
376      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
377      DO jk = 2, jpkm1
378         DO jj = 2, jpjm1
379            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
380               zcoef1 = zcoef0 * e3w(ji,jj,jk,Kmm)
381               ! hydrostatic pressure gradient
382               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)   &
383                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) )   &
384                  &                       - ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
385
386               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)   &
387                  &           + zcoef1 * (  ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) )   &
388                  &                       - ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
389               ! add to the general momentum trend
390               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
391               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
392            END DO
393         END DO
394      END DO
395
396      ! partial steps correction at the last level  (use gru & grv computed in zpshde.F90)
397      DO jj = 2, jpjm1
398         DO ji = 2, jpim1
399            iku = mbku(ji,jj)
400            ikv = mbkv(ji,jj)
401            zcoef2 = zcoef0 * MIN( e3w(ji,jj,iku,Kmm), e3w(ji+1,jj  ,iku,Kmm) )
402            zcoef3 = zcoef0 * MIN( e3w(ji,jj,ikv,Kmm), e3w(ji  ,jj+1,ikv,Kmm) )
403            IF( iku > 1 ) THEN            ! on i-direction (level 2 or more)
404               puu  (ji,jj,iku,Krhs) = puu(ji,jj,iku,Krhs) - zhpi(ji,jj,iku)         ! subtract old value
405               zhpi(ji,jj,iku) = zhpi(ji,jj,iku-1)                   &   ! compute the new one
406                  &            + zcoef2 * ( rhd(ji+1,jj,iku-1) - rhd(ji,jj,iku-1) + gru(ji,jj) ) * r1_e1u(ji,jj)
407               puu  (ji,jj,iku,Krhs) = puu(ji,jj,iku,Krhs) + zhpi(ji,jj,iku)         ! add the new one to the general momentum trend
408            ENDIF
409            IF( ikv > 1 ) THEN            ! on j-direction (level 2 or more)
410               pvv  (ji,jj,ikv,Krhs) = pvv(ji,jj,ikv,Krhs) - zhpj(ji,jj,ikv)         ! subtract old value
411               zhpj(ji,jj,ikv) = zhpj(ji,jj,ikv-1)                   &   ! compute the new one
412                  &            + zcoef3 * ( rhd(ji,jj+1,ikv-1) - rhd(ji,jj,ikv-1) + grv(ji,jj) ) * r1_e2v(ji,jj)
413               pvv  (ji,jj,ikv,Krhs) = pvv(ji,jj,ikv,Krhs) + zhpj(ji,jj,ikv)         ! add the new one to the general momentum trend
414            ENDIF
415         END DO
416      END DO
417      !
418   END SUBROUTINE hpg_zps
419
420
421   SUBROUTINE hpg_sco( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
422      !!---------------------------------------------------------------------
423      !!                  ***  ROUTINE hpg_sco  ***
424      !!
425      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
426      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
427      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
428      !!      density gradient along the model level from the suface to that
429      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
430      !!      to the horizontal pressure gradient :
431      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
432      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
433      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
434      !!         puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
435      !!         pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
436      !!
437      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
438      !!----------------------------------------------------------------------
439      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
440      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
441      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
442      !!
443      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jii, jjj                 ! dummy loop indices
444      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad, ztmp       ! temporary scalars
445      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2                     ! local logical variables
446      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk)      ::   zhpi, zhpj
447      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
448      !!----------------------------------------------------------------------
449      !
450      IF( ln_wd_il ) ALLOCATE(zcpx(jpi,jpj), zcpy(jpi,jpj))
451      !
452      IF( kt == nit000 ) THEN
453         IF(lwp) WRITE(numout,*)
454         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_sco : hydrostatic pressure gradient trend'
455         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, OPA original scheme used'
456      ENDIF
457      !
458      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
459      IF ( ln_linssh ) THEN   ;   znad = 0._wp         ! Fixed    volume: density anomaly
460      ELSE                    ;   znad = 1._wp         ! Variable volume: density
461      ENDIF
462      !
463      IF( ln_wd_il ) THEN
464        DO jj = 2, jpjm1
465           DO ji = 2, jpim1 
466             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)               ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
467                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)               , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
468                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) +  ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
469                  &                                                       > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
470             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)              -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (       &
471                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
472                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
473
474             IF(ll_tmp1) THEN
475               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
476             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
477               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
478               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
479                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) - ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
480             ELSE
481               zcpx(ji,jj) = 0._wp
482             END IF
483     
484             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
485                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
486                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
487                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
488             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
489                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
490                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
491
492             IF(ll_tmp1) THEN
493               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
494             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
495               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
496               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
497                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
498             ELSE
499               zcpy(ji,jj) = 0._wp
500             END IF
501           END DO
502        END DO
503        CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
504      END IF
505
506      ! Surface value
507      DO jj = 2, jpjm1
508         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
509            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
510            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w(ji+1,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji+1,jj  ,1) )    &
511               &                      - e3w(ji  ,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
512            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 * (  e3w(ji  ,jj+1,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj+1,1) )    &
513               &                      - e3w(ji  ,jj  ,1,Kmm) * ( znad + rhd(ji  ,jj  ,1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
514            ! s-coordinate pressure gradient correction
515            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
516               &           * ( gde3w(ji+1,jj,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
517            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
518               &           * ( gde3w(ji,jj+1,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
519            !
520            IF( ln_wd_il ) THEN
521               zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
522               zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
523               zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
524               zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
525            ENDIF
526            !
527            ! add to the general momentum trend
528            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1) + zuap
529            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1) + zvap
530         END DO
531      END DO
532
533      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
534      DO jk = 2, jpkm1
535         DO jj = 2, jpjm1
536            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
537               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
538               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e1u(ji,jj)   &
539                  &           * (  e3w(ji+1,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad )   &
540                  &              - e3w(ji  ,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad )  )
541               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 * r1_e2v(ji,jj)   &
542                  &           * (  e3w(ji,jj+1,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad )   &
543                  &              - e3w(ji,jj  ,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad )  )
544               ! s-coordinate pressure gradient correction
545               zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj  ,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
546                  &           * ( gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) * r1_e1u(ji,jj)
547               zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji  ,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
548                  &           * ( gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) * r1_e2v(ji,jj)
549               !
550               IF( ln_wd_il ) THEN
551                  zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
552                  zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
553                  zuap = zuap * zcpx(ji,jj)
554                  zvap = zvap * zcpy(ji,jj)
555               ENDIF
556               !
557               ! add to the general momentum trend
558               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk) + zuap
559               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk) + zvap
560            END DO
561         END DO
562      END DO
563      !
564      IF( ln_wd_il )  DEALLOCATE( zcpx , zcpy )
565      !
566   END SUBROUTINE hpg_sco
567
568
569   SUBROUTINE hpg_isf( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
570      !!---------------------------------------------------------------------
571      !!                  ***  ROUTINE hpg_isf  ***
572      !!
573      !! ** Method  :   s-coordinate case. Jacobian scheme.
574      !!      The now hydrostatic pressure gradient at a given level, jk,
575      !!      is computed by taking the vertical integral of the in-situ
576      !!      density gradient along the model level from the suface to that
577      !!      level. s-coordinates (ln_sco): a corrective term is added
578      !!      to the horizontal pressure gradient :
579      !!         zhpi = grav .....  + 1/e1u mi(rhd) di[ grav dep3w ]
580      !!         zhpj = grav .....  + 1/e2v mj(rhd) dj[ grav dep3w ]
581      !!      add it to the general momentum trend (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)).
582      !!         puu(:,:,:,Krhs) = puu(:,:,:,Krhs) - 1/e1u * zhpi
583      !!         pvv(:,:,:,Krhs) = pvv(:,:,:,Krhs) - 1/e2v * zhpj
584      !!      iceload is added and partial cell case are added to the top and bottom
585      !!     
586      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
587      !!----------------------------------------------------------------------
588      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
589      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
590      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
591      !!
592      INTEGER  ::   ji, jj, jk, ikt, iktp1i, iktp1j   ! dummy loop indices
593      REAL(wp) ::   zcoef0, zuap, zvap, znad          ! temporary scalars
594      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk ) ::  zhpi, zhpj
595      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpts) ::  zts_top
596      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)      ::  zrhdtop_oce
597      !!----------------------------------------------------------------------
598      !
599      zcoef0 = - grav * 0.5_wp   ! Local constant initialization
600      !
601      znad=1._wp                 ! To use density and not density anomaly
602      !
603      !                          ! iniitialised to 0. zhpi zhpi
604      zhpi(:,:,:) = 0._wp   ;   zhpj(:,:,:) = 0._wp
605
606      ! compute rhd at the ice/oce interface (ocean side)
607      ! usefull to reduce residual current in the test case ISOMIP with no melting
608      DO ji = 1, jpi
609        DO jj = 1, jpj
610          ikt = mikt(ji,jj)
611          zts_top(ji,jj,1) = ts(ji,jj,ikt,1,Kmm)
612          zts_top(ji,jj,2) = ts(ji,jj,ikt,2,Kmm)
613        END DO
614      END DO
615      CALL eos( zts_top, risfdep, zrhdtop_oce )
616
617!==================================================================================     
618!===== Compute surface value =====================================================
619!==================================================================================
620      DO jj = 2, jpjm1
621         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
622            ikt    = mikt(ji,jj)
623            iktp1i = mikt(ji+1,jj)
624            iktp1j = mikt(ji,jj+1)
625            ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces and ice shelf pressure
626            ! we assume ISF is in isostatic equilibrium
627            zhpi(ji,jj,1) = zcoef0 / e1u(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w(ji+1,jj,iktp1i,Kmm)                                    &
628               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji+1,jj,iktp1i) + zrhdtop_oce(ji+1,jj) )   &
629               &                                  - 0.5_wp * e3w(ji,jj,ikt,Kmm)                                         &
630               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
631               &                                  + ( riceload(ji+1,jj) - riceload(ji,jj))                            ) 
632            zhpj(ji,jj,1) = zcoef0 / e2v(ji,jj) * ( 0.5_wp * e3w(ji,jj+1,iktp1j,Kmm)                                    &
633               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj+1,iktp1j) + zrhdtop_oce(ji,jj+1) )   &
634               &                                  - 0.5_wp * e3w(ji,jj,ikt,Kmm)                                         & 
635               &                                    * ( 2._wp * znad + rhd(ji,jj,ikt) + zrhdtop_oce(ji,jj) )          &
636               &                                  + ( riceload(ji,jj+1) - riceload(ji,jj))                            ) 
637            ! s-coordinate pressure gradient correction (=0 if z coordinate)
638            zuap = -zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
639               &           * ( gde3w(ji+1,jj,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
640            zvap = -zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,1) + rhd    (ji,jj,1) + 2._wp * znad )   &
641               &           * ( gde3w(ji,jj+1,1) - gde3w(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
642            ! add to the general momentum trend
643            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + (zhpi(ji,jj,1) + zuap) * umask(ji,jj,1)
644            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + (zhpj(ji,jj,1) + zvap) * vmask(ji,jj,1)
645         END DO
646      END DO
647!==================================================================================     
648!===== Compute interior value =====================================================
649!==================================================================================
650      ! interior value (2=<jk=<jpkm1)
651      DO jk = 2, jpkm1
652         DO jj = 2, jpjm1
653            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
654               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
655               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e1u(ji,jj)   &
656                  &           * (  e3w(ji+1,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji+1,jj,jk) + rhd(ji+1,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji+1,jj,jk)   &
657                  &              - e3w(ji  ,jj,jk,Kmm) * ( rhd(ji  ,jj,jk) + rhd(ji  ,jj,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji  ,jj,jk)   )
658               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1) + zcoef0 / e2v(ji,jj)   &
659                  &           * (  e3w(ji,jj+1,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj+1,jk) + rhd(ji,jj+1,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj+1,jk)   &
660                  &              - e3w(ji,jj  ,jk,Kmm) * ( rhd(ji,jj,  jk) + rhd(ji,jj  ,jk-1) + 2*znad ) * wmask(ji,jj  ,jk)   )
661               ! s-coordinate pressure gradient correction
662               zuap = -zcoef0 * ( rhd   (ji+1,jj  ,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
663                  &           * ( gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) / e1u(ji,jj)
664               zvap = -zcoef0 * ( rhd   (ji  ,jj+1,jk) + rhd   (ji,jj,jk) + 2._wp * znad )   &
665                  &           * ( gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) ) / e2v(ji,jj)
666               ! add to the general momentum trend
667               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + (zhpi(ji,jj,jk) + zuap) * umask(ji,jj,jk)
668               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + (zhpj(ji,jj,jk) + zvap) * vmask(ji,jj,jk)
669            END DO
670         END DO
671      END DO
672      !
673   END SUBROUTINE hpg_isf
674
675
676   SUBROUTINE hpg_djc( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
677      !!---------------------------------------------------------------------
678      !!                  ***  ROUTINE hpg_djc  ***
679      !!
680      !! ** Method  :   Density Jacobian with Cubic polynomial scheme
681      !!
682      !! Reference: Shchepetkin and McWilliams, J. Geophys. Res., 108(C3), 3090, 2003
683      !!----------------------------------------------------------------------
684      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
685      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
686      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
687      !!
688      INTEGER  ::   ji, jj, jk          ! dummy loop indices
689      REAL(wp) ::   zcoef0, zep, cffw   ! temporary scalars
690      REAL(wp) ::   z1_10, cffu, cffx   !    "         "
691      REAL(wp) ::   z1_12, cffv, cffy   !    "         "
692      LOGICAL  ::   ll_tmp1, ll_tmp2    ! local logical variables
693      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zhpi, zhpj
694      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   dzx, dzy, dzz, dzu, dzv, dzw
695      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   drhox, drhoy, drhoz, drhou, drhov, drhow
696      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   rho_i, rho_j, rho_k
697      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
698      !!----------------------------------------------------------------------
699      !
700      IF( ln_wd_il ) THEN
701         ALLOCATE( zcpx(jpi,jpj) , zcpy(jpi,jpj) )
702        DO jj = 2, jpjm1
703           DO ji = 2, jpim1 
704             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
705                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
706                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
707                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
708             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
709                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
710                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
711             IF(ll_tmp1) THEN
712               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
713             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
714               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
715               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
716                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) - ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
717             ELSE
718               zcpx(ji,jj) = 0._wp
719             END IF
720     
721             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
722                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
723                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
724                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
725             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (        &
726                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
727                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
728
729             IF(ll_tmp1) THEN
730               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
731             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
732               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
733               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
734                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
735             ELSE
736               zcpy(ji,jj) = 0._wp
737             END IF
738           END DO
739        END DO
740        CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
741      END IF
742
743      IF( kt == nit000 ) THEN
744         IF(lwp) WRITE(numout,*)
745         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_djc : hydrostatic pressure gradient trend'
746         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, density Jacobian with cubic polynomial scheme'
747      ENDIF
748
749      ! Local constant initialization
750      zcoef0 = - grav * 0.5_wp
751      z1_10  = 1._wp / 10._wp
752      z1_12  = 1._wp / 12._wp
753
754      !----------------------------------------------------------------------------------------
755      !  compute and store in provisional arrays elementary vertical and horizontal differences
756      !----------------------------------------------------------------------------------------
757
758!!bug gm   Not a true bug, but... dzz=e3w  for dzx, dzy verify what it is really
759
760      DO jk = 2, jpkm1
761         DO jj = 2, jpjm1
762            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
763               drhoz(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1)
764               dzz  (ji,jj,jk) = gde3w(ji  ,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1)
765               drhox(ji,jj,jk) = rhd    (ji+1,jj  ,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
766               dzx  (ji,jj,jk) = gde3w(ji+1,jj  ,jk) - gde3w(ji,jj,jk  )
767               drhoy(ji,jj,jk) = rhd    (ji  ,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk  )
768               dzy  (ji,jj,jk) = gde3w(ji  ,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk  )
769            END DO
770         END DO
771      END DO
772
773      !-------------------------------------------------------------------------
774      ! compute harmonic averages using eq. 5.18
775      !-------------------------------------------------------------------------
776      zep = 1.e-15
777
778!!bug  gm  drhoz not defined at level 1 and used (jk-1 with jk=2)
779!!bug  gm  idem for drhox, drhoy et ji=jpi and jj=jpj
780
781      DO jk = 2, jpkm1
782         DO jj = 2, jpjm1
783            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
784               cffw = 2._wp * drhoz(ji  ,jj  ,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)
785
786               cffu = 2._wp * drhox(ji+1,jj  ,jk) * drhox(ji,jj,jk  )
787               cffx = 2._wp * dzx  (ji+1,jj  ,jk) * dzx  (ji,jj,jk  )
788
789               cffv = 2._wp * drhoy(ji  ,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk  )
790               cffy = 2._wp * dzy  (ji  ,jj+1,jk) * dzy  (ji,jj,jk  )
791
792               IF( cffw > zep) THEN
793                  drhow(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoz(ji,jj,jk) * drhoz(ji,jj,jk-1)   &
794                     &                    / ( drhoz(ji,jj,jk) + drhoz(ji,jj,jk-1) )
795               ELSE
796                  drhow(ji,jj,jk) = 0._wp
797               ENDIF
798
799               dzw(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzz(ji,jj,jk) * dzz(ji,jj,jk-1)   &
800                  &                  / ( dzz(ji,jj,jk) + dzz(ji,jj,jk-1) )
801
802               IF( cffu > zep ) THEN
803                  drhou(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhox(ji+1,jj,jk) * drhox(ji,jj,jk)   &
804                     &                    / ( drhox(ji+1,jj,jk) + drhox(ji,jj,jk) )
805               ELSE
806                  drhou(ji,jj,jk ) = 0._wp
807               ENDIF
808
809               IF( cffx > zep ) THEN
810                  dzu(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzx(ji+1,jj,jk) * dzx(ji,jj,jk)   &
811                     &                  / ( dzx(ji+1,jj,jk) + dzx(ji,jj,jk) )
812               ELSE
813                  dzu(ji,jj,jk) = 0._wp
814               ENDIF
815
816               IF( cffv > zep ) THEN
817                  drhov(ji,jj,jk) = 2._wp *   drhoy(ji,jj+1,jk) * drhoy(ji,jj,jk)   &
818                     &                    / ( drhoy(ji,jj+1,jk) + drhoy(ji,jj,jk) )
819               ELSE
820                  drhov(ji,jj,jk) = 0._wp
821               ENDIF
822
823               IF( cffy > zep ) THEN
824                  dzv(ji,jj,jk) = 2._wp *   dzy(ji,jj+1,jk) * dzy(ji,jj,jk)   &
825                     &                  / ( dzy(ji,jj+1,jk) + dzy(ji,jj,jk) )
826               ELSE
827                  dzv(ji,jj,jk) = 0._wp
828               ENDIF
829
830            END DO
831         END DO
832      END DO
833
834      !----------------------------------------------------------------------------------
835      ! apply boundary conditions at top and bottom using 5.36-5.37
836      !----------------------------------------------------------------------------------
837      drhow(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:, 2 ) - drhoz(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,  2  )
838      drhou(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhox(:,:, 2 ) - drhox(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,  2  )
839      drhov(:,:, 1 ) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:, 2 ) - drhoy(:,:,  1  ) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,  2  )
840
841      drhow(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoz(:,:,jpk) - drhoz(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhow(:,:,jpkm1)
842      drhou(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhox(:,:,jpk) - drhox(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhou(:,:,jpkm1)
843      drhov(:,:,jpk) = 1.5_wp * ( drhoy(:,:,jpk) - drhoy(:,:,jpkm1) ) - 0.5_wp * drhov(:,:,jpkm1)
844
845
846      !--------------------------------------------------------------
847      ! Upper half of top-most grid box, compute and store
848      !-------------------------------------------------------------
849
850!!bug gm   :  e3w-gde3w = 0.5*e3w  ....  and gde3w(2)-gde3w(1)=e3w(2) ....   to be verified
851!          true if gde3w is really defined as the sum of the e3w scale factors as, it seems to me, it should be
852
853      DO jj = 2, jpjm1
854         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
855            rho_k(ji,jj,1) = -grav * ( e3w(ji,jj,1,Kmm) - gde3w(ji,jj,1) )               &
856               &                   * (  rhd(ji,jj,1)                                     &
857               &                     + 0.5_wp * ( rhd    (ji,jj,2) - rhd    (ji,jj,1) )  &
858               &                              * ( e3w  (ji,jj,1,Kmm) - gde3w(ji,jj,1) )  &
859               &                              / ( gde3w(ji,jj,2) - gde3w(ji,jj,1) )  )
860         END DO
861      END DO
862
863!!bug gm    : here also, simplification is possible
864!!bug gm    : optimisation: 1/10 and 1/12 the division should be done before the loop
865
866      DO jk = 2, jpkm1
867         DO jj = 2, jpjm1
868            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
869
870               rho_k(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk-1) )                                   &
871                  &                     * ( gde3w(ji,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1) )                                   &
872                  &            - grav * z1_10 * (                                                                   &
873                  &     ( drhow  (ji,jj,jk) - drhow  (ji,jj,jk-1) )                                                     &
874                  &   * ( gde3w(ji,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( dzw  (ji,jj,jk) + dzw  (ji,jj,jk-1) ) )   &
875                  &   - ( dzw    (ji,jj,jk) - dzw    (ji,jj,jk-1) )                                                     &
876                  &   * ( rhd    (ji,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk-1) - z1_12 * ( drhow(ji,jj,jk) + drhow(ji,jj,jk-1) ) )   &
877                  &                             )
878
879               rho_i(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji+1,jj,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                   &
880                  &                     * ( gde3w(ji+1,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk) )                                   &
881                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
882                  &     ( drhou  (ji+1,jj,jk) - drhou  (ji,jj,jk) )                                                     &
883                  &   * ( gde3w(ji+1,jj,jk) - gde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzu  (ji+1,jj,jk) + dzu  (ji,jj,jk) ) )   &
884                  &   - ( dzu    (ji+1,jj,jk) - dzu    (ji,jj,jk) )                                                     &
885                  &   * ( rhd    (ji+1,jj,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhou(ji+1,jj,jk) + drhou(ji,jj,jk) ) )   &
886                  &                            )
887
888               rho_j(ji,jj,jk) = zcoef0 * ( rhd    (ji,jj+1,jk) + rhd    (ji,jj,jk) )                                 &
889                  &                     * ( gde3w(ji,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) )                                   &
890                  &            - grav* z1_10 * (                                                                    &
891                  &     ( drhov  (ji,jj+1,jk) - drhov  (ji,jj,jk) )                                                     &
892                  &   * ( gde3w(ji,jj+1,jk) - gde3w(ji,jj,jk) - z1_12 * ( dzv  (ji,jj+1,jk) + dzv  (ji,jj,jk) ) )   &
893                  &   - ( dzv    (ji,jj+1,jk) - dzv    (ji,jj,jk) )                                                     &
894                  &   * ( rhd    (ji,jj+1,jk) - rhd    (ji,jj,jk) - z1_12 * ( drhov(ji,jj+1,jk) + drhov(ji,jj,jk) ) )   &
895                  &                            )
896
897            END DO
898         END DO
899      END DO
900      CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', rho_k, 'W', 1., rho_i, 'U', 1., rho_j, 'V', 1. )
901
902      ! ---------------
903      !  Surface value
904      ! ---------------
905      DO jj = 2, jpjm1
906         DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
907            zhpi(ji,jj,1) = ( rho_k(ji+1,jj  ,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_i(ji,jj,1) ) * r1_e1u(ji,jj)
908            zhpj(ji,jj,1) = ( rho_k(ji  ,jj+1,1) - rho_k(ji,jj,1) - rho_j(ji,jj,1) ) * r1_e2v(ji,jj)
909            IF( ln_wd_il ) THEN
910              zhpi(ji,jj,1) = zhpi(ji,jj,1) * zcpx(ji,jj)
911              zhpj(ji,jj,1) = zhpj(ji,jj,1) * zcpy(ji,jj) 
912            ENDIF
913            ! add to the general momentum trend
914            puu(ji,jj,1,Krhs) = puu(ji,jj,1,Krhs) + zhpi(ji,jj,1)
915            pvv(ji,jj,1,Krhs) = pvv(ji,jj,1,Krhs) + zhpj(ji,jj,1)
916         END DO
917      END DO
918
919      ! ----------------
920      !  interior value   (2=<jk=<jpkm1)
921      ! ----------------
922      DO jk = 2, jpkm1
923         DO jj = 2, jpjm1
924            DO ji = fs_2, fs_jpim1   ! vector opt.
925               ! hydrostatic pressure gradient along s-surfaces
926               zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1)                                &
927                  &           + (  ( rho_k(ji+1,jj,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
928                  &              - ( rho_i(ji  ,jj,jk) - rho_i(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e1u(ji,jj)
929               zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk-1)                                &
930                  &           + (  ( rho_k(ji,jj+1,jk) - rho_k(ji,jj,jk  ) )    &
931                  &               -( rho_j(ji,jj  ,jk) - rho_j(ji,jj,jk-1) )  ) * r1_e2v(ji,jj)
932               IF( ln_wd_il ) THEN
933                 zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk) * zcpx(ji,jj)
934                 zhpj(ji,jj,jk) = zhpj(ji,jj,jk) * zcpy(ji,jj) 
935               ENDIF
936               ! add to the general momentum trend
937               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + zhpi(ji,jj,jk)
938               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + zhpj(ji,jj,jk)
939            END DO
940         END DO
941      END DO
942      !
943      IF( ln_wd_il )   DEALLOCATE( zcpx, zcpy )
944      !
945   END SUBROUTINE hpg_djc
946
947
948   SUBROUTINE hpg_prj( kt, Kmm, puu, pvv, Krhs )
949      !!---------------------------------------------------------------------
950      !!                  ***  ROUTINE hpg_prj  ***
951      !!
952      !! ** Method  :   s-coordinate case.
953      !!      A Pressure-Jacobian horizontal pressure gradient method
954      !!      based on the constrained cubic-spline interpolation for
955      !!      all vertical coordinate systems
956      !!
957      !! ** Action : - Update (puu(:,:,:,Krhs),pvv(:,:,:,Krhs)) with the now hydrastatic pressure trend
958      !!----------------------------------------------------------------------
959      INTEGER, PARAMETER  :: polynomial_type = 1    ! 1: cubic spline, 2: linear
960      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  kt          ! ocean time-step index
961      INTEGER                             , INTENT( in )  ::  Kmm, Krhs   ! ocean time level indices
962      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk,jpt), INTENT(inout) ::  puu, pvv    ! ocean velocities and RHS of momentum equation
963      !!
964      INTEGER  ::   ji, jj, jk, jkk                 ! dummy loop indices
965      REAL(wp) ::   zcoef0, znad                    ! local scalars
966      !
967      !! The local variables for the correction term
968      INTEGER  :: jk1, jis, jid, jjs, jjd
969      LOGICAL  :: ll_tmp1, ll_tmp2                  ! local logical variables
970      REAL(wp) :: zuijk, zvijk, zpwes, zpwed, zpnss, zpnsd, zdeps
971      REAL(wp) :: zrhdt1
972      REAL(wp) :: zdpdx1, zdpdx2, zdpdy1, zdpdy2
973      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zdept, zrhh
974      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   zhpi, zu, zv, fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp
975      REAL(wp), DIMENSION(jpi,jpj)   ::   zsshu_n, zsshv_n
976      REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::   zcpx, zcpy   !W/D pressure filter
977      !!----------------------------------------------------------------------
978      !
979      IF( kt == nit000 ) THEN
980         IF(lwp) WRITE(numout,*)
981         IF(lwp) WRITE(numout,*) 'dyn:hpg_prj : hydrostatic pressure gradient trend'
982         IF(lwp) WRITE(numout,*) '~~~~~~~~~~~   s-coordinate case, cubic spline pressure Jacobian'
983      ENDIF
984
985      ! Local constant initialization
986      zcoef0 = - grav
987      znad = 1._wp
988      IF( ln_linssh )   znad = 0._wp
989
990      IF( ln_wd_il ) THEN
991         ALLOCATE( zcpx(jpi,jpj) , zcpy(jpi,jpj) )
992         DO jj = 2, jpjm1
993           DO ji = 2, jpim1 
994             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
995                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji+1,jj) ) .AND.            &
996                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) )  &
997                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
998             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (         &
999                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji+1,jj,Kmm) ) >                &
1000                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji+1,jj) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1001
1002             IF(ll_tmp1) THEN
1003               zcpx(ji,jj) = 1.0_wp
1004             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1005               ! no worries about  ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm) = 0, it won't happen ! here
1006               zcpx(ji,jj) = ABS( (ssh(ji+1,jj,Kmm) + ht_0(ji+1,jj) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
1007                           &    / (ssh(ji+1,jj,Kmm) -  ssh(ji  ,jj,Kmm)) )
1008             
1009                zcpx(ji,jj) = max(min( zcpx(ji,jj) , 1.0_wp),0.0_wp)
1010             ELSE
1011               zcpx(ji,jj) = 0._wp
1012             END IF
1013     
1014             ll_tmp1 = MIN(  ssh(ji,jj,Kmm)              ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
1015                  &    MAX( -ht_0(ji,jj)              , -ht_0(ji,jj+1) ) .AND.            &
1016                  &    MAX(  ssh(ji,jj,Kmm) + ht_0(ji,jj),  ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) )  &
1017                  &                                                      > rn_wdmin1 + rn_wdmin2
1018             ll_tmp2 = ( ABS( ssh(ji,jj,Kmm)             -  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) > 1.E-12 ) .AND. (      &
1019                  &    MAX(   ssh(ji,jj,Kmm)             ,  ssh(ji,jj+1,Kmm) ) >                &
1020                  &    MAX(  -ht_0(ji,jj)             , -ht_0(ji,jj+1) ) + rn_wdmin1 + rn_wdmin2 )
1021
1022             IF(ll_tmp1) THEN
1023               zcpy(ji,jj) = 1.0_wp
1024             ELSE IF(ll_tmp2) THEN
1025               ! no worries about  ssh(ji,jj+1,Kmm) -  ssh(ji,jj  ,Kmm) = 0, it won't happen ! here
1026               zcpy(ji,jj) = ABS( (ssh(ji,jj+1,Kmm) + ht_0(ji,jj+1) - ssh(ji,jj,Kmm) - ht_0(ji,jj)) &
1027                           &    / (ssh(ji,jj+1,Kmm) - ssh(ji,jj  ,Kmm)) )
1028                zcpy(ji,jj) = max(min( zcpy(ji,jj) , 1.0_wp),0.0_wp)
1029
1030               ELSE
1031                  zcpy(ji,jj) = 0._wp
1032               ENDIF
1033            END DO
1034         END DO
1035         CALL lbc_lnk_multi( 'dynhpg', zcpx, 'U', 1., zcpy, 'V', 1. )
1036      ENDIF
1037
1038      ! Clean 3-D work arrays
1039      zhpi(:,:,:) = 0._wp
1040      zrhh(:,:,:) = rhd(:,:,:)
1041
1042      ! Preparing vertical density profile "zrhh(:,:,:)" for hybrid-sco coordinate
1043      DO jj = 1, jpj
1044        DO ji = 1, jpi
1045          jk = mbkt(ji,jj)+1
1046          IF(     jk <=  0   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,    :   ) = 0._wp
1047          ELSEIF( jk ==  1   ) THEN   ;   zrhh(ji,jj,jk+1:jpk) = rhd(ji,jj,jk)
1048          ELSEIF( jk < jpkm1 ) THEN
1049             DO jkk = jk+1, jpk
1050                zrhh(ji,jj,jkk) = interp1(gde3w(ji,jj,jkk  ), gde3w(ji,jj,jkk-1),   &
1051                   &                      gde3w(ji,jj,jkk-2), rhd    (ji,jj,jkk-1), rhd(ji,jj,jkk-2))
1052             END DO
1053          ENDIF
1054        END DO
1055      END DO
1056
1057      ! Transfer the depth of "T(:,:,:)" to vertical coordinate "zdept(:,:,:)"
1058      DO jj = 1, jpj
1059         DO ji = 1, jpi
1060            zdept(ji,jj,1) = 0.5_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm) - ssh(ji,jj,Kmm) * znad
1061         END DO
1062      END DO
1063
1064      DO jk = 2, jpk
1065         DO jj = 1, jpj
1066            DO ji = 1, jpi
1067               zdept(ji,jj,jk) = zdept(ji,jj,jk-1) + e3w(ji,jj,jk,Kmm)
1068            END DO
1069         END DO
1070      END DO
1071
1072      fsp(:,:,:) = zrhh (:,:,:)
1073      xsp(:,:,:) = zdept(:,:,:)
1074
1075      ! Construct the vertical density profile with the
1076      ! constrained cubic spline interpolation
1077      ! rho(z) = asp + bsp*z + csp*z^2 + dsp*z^3
1078      CALL cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1079
1080      ! Integrate the hydrostatic pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,1)"
1081      DO jj = 2, jpj
1082        DO ji = 2, jpi
1083          zrhdt1 = zrhh(ji,jj,1) - interp3( zdept(ji,jj,1), asp(ji,jj,1), bsp(ji,jj,1),  &
1084             &                                              csp(ji,jj,1), dsp(ji,jj,1) ) * 0.25_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm)
1085
1086          ! assuming linear profile across the top half surface layer
1087          zhpi(ji,jj,1) =  0.5_wp * e3w(ji,jj,1,Kmm) * zrhdt1
1088        END DO
1089      END DO
1090
1091      ! Calculate the pressure "zhpi(:,:,:)" at "T(ji,jj,2:jpkm1)"
1092      DO jk = 2, jpkm1
1093        DO jj = 2, jpj
1094          DO ji = 2, jpi
1095            zhpi(ji,jj,jk) = zhpi(ji,jj,jk-1) +                                  &
1096               &             integ_spline( zdept(ji,jj,jk-1), zdept(ji,jj,jk),   &
1097               &                           asp  (ji,jj,jk-1), bsp  (ji,jj,jk-1), &
1098               &                           csp  (ji,jj,jk-1), dsp  (ji,jj,jk-1)  )
1099          END DO
1100        END DO
1101      END DO
1102
1103      ! Z coordinate of U(ji,jj,1:jpkm1) and V(ji,jj,1:jpkm1)
1104
1105      ! Prepare zsshu_n and zsshv_n
1106      DO jj = 2, jpjm1
1107        DO ji = 2, jpim1
1108!!gm BUG ?    if it is ssh at u- & v-point then it should be:
1109!          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2t(ji+1,jj) * ssh(ji+1,jj,Kmm)) * &
1110!                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1111!          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2t(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2t(ji,jj+1) * ssh(ji,jj+1,Kmm)) * &
1112!                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp
1113!!gm not this:
1114          zsshu_n(ji,jj) = (e1e2u(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2u(ji+1, jj) * ssh(ji+1,jj,Kmm)) * &
1115                         & r1_e1e2u(ji,jj) * umask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1116          zsshv_n(ji,jj) = (e1e2v(ji,jj) * ssh(ji,jj,Kmm) + e1e2v(ji+1, jj) * ssh(ji,jj+1,Kmm)) * &
1117                         & r1_e1e2v(ji,jj) * vmask(ji,jj,1) * 0.5_wp 
1118        END DO
1119      END DO
1120
1121      CALL lbc_lnk_multi ('dynhpg', zsshu_n, 'U', 1., zsshv_n, 'V', 1. )
1122
1123      DO jj = 2, jpjm1
1124        DO ji = 2, jpim1
1125          zu(ji,jj,1) = - ( e3u(ji,jj,1,Kmm) - zsshu_n(ji,jj) * znad) 
1126          zv(ji,jj,1) = - ( e3v(ji,jj,1,Kmm) - zsshv_n(ji,jj) * znad)
1127        END DO
1128      END DO
1129
1130      DO jk = 2, jpkm1
1131        DO jj = 2, jpjm1
1132          DO ji = 2, jpim1
1133            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk-1) - e3u(ji,jj,jk,Kmm)
1134            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk-1) - e3v(ji,jj,jk,Kmm)
1135          END DO
1136        END DO
1137      END DO
1138
1139      DO jk = 1, jpkm1
1140        DO jj = 2, jpjm1
1141          DO ji = 2, jpim1
1142            zu(ji,jj,jk) = zu(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3u(ji,jj,jk,Kmm)
1143            zv(ji,jj,jk) = zv(ji,jj,jk) + 0.5_wp * e3v(ji,jj,jk,Kmm)
1144          END DO
1145        END DO
1146      END DO
1147
1148      DO jk = 1, jpkm1
1149        DO jj = 2, jpjm1
1150          DO ji = 2, jpim1
1151            zu(ji,jj,jk) = MIN(  zu(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1152            zu(ji,jj,jk) = MAX(  zu(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji+1,jj,jk) )  )
1153            zv(ji,jj,jk) = MIN(  zv(ji,jj,jk) , MAX( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1154            zv(ji,jj,jk) = MAX(  zv(ji,jj,jk) , MIN( -zdept(ji,jj,jk) , -zdept(ji,jj+1,jk) )  )
1155          END DO
1156        END DO
1157      END DO
1158
1159
1160      DO jk = 1, jpkm1
1161        DO jj = 2, jpjm1
1162          DO ji = 2, jpim1
1163            zpwes = 0._wp; zpwed = 0._wp
1164            zpnss = 0._wp; zpnsd = 0._wp
1165            zuijk = zu(ji,jj,jk)
1166            zvijk = zv(ji,jj,jk)
1167
1168            !!!!!     for u equation
1169            IF( jk <= mbku(ji,jj) ) THEN
1170               IF( -zdept(ji+1,jj,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1171                 jis = ji + 1; jid = ji
1172               ELSE
1173                 jis = ji;     jid = ji +1
1174               ENDIF
1175
1176               ! integrate the pressure on the shallow side
1177               jk1 = jk
1178               DO WHILE ( -zdept(jis,jj,jk1) > zuijk )
1179                 IF( jk1 == mbku(ji,jj) ) THEN
1180                   zuijk = -zdept(jis,jj,jk1)
1181                   EXIT
1182                 ENDIF
1183                 zdeps = MIN(zdept(jis,jj,jk1+1), -zuijk)
1184                 zpwes = zpwes +                                    &
1185                      integ_spline(zdept(jis,jj,jk1), zdeps,            &
1186                             asp(jis,jj,jk1),    bsp(jis,jj,jk1), &
1187                             csp(jis,jj,jk1),    dsp(jis,jj,jk1))
1188                 jk1 = jk1 + 1
1189               END DO
1190
1191               ! integrate the pressure on the deep side
1192               jk1 = jk
1193               DO WHILE ( -zdept(jid,jj,jk1) < zuijk )
1194                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1195                   zdeps = zdept(jid,jj,1) + MIN(zuijk, ssh(jid,jj,Kmm)*znad)
1196                   zrhdt1 = zrhh(jid,jj,1) - interp3(zdept(jid,jj,1), asp(jid,jj,1), &
1197                                                     bsp(jid,jj,1),   csp(jid,jj,1), &
1198                                                     dsp(jid,jj,1)) * zdeps
1199                   zpwed  = zpwed + 0.5_wp * (zrhh(jid,jj,1) + zrhdt1) * zdeps
1200                   EXIT
1201                 ENDIF
1202                 zdeps = MAX(zdept(jid,jj,jk1-1), -zuijk)
1203                 zpwed = zpwed +                                        &
1204                        integ_spline(zdeps,              zdept(jid,jj,jk1), &
1205                               asp(jid,jj,jk1-1), bsp(jid,jj,jk1-1),  &
1206                               csp(jid,jj,jk1-1), dsp(jid,jj,jk1-1) )
1207                 jk1 = jk1 - 1
1208               END DO
1209
1210               ! update the momentum trends in u direction
1211
1212               zdpdx1 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * ( zhpi(ji+1,jj,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1213               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1214                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * &
1215                    &    ( REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed) + (ssh(ji+1,jj,Kmm)-ssh(ji,jj,Kmm)) )
1216                ELSE
1217                 zdpdx2 = zcoef0 * r1_e1u(ji,jj) * REAL(jis-jid, wp) * (zpwes + zpwed)
1218               ENDIF
1219               IF( ln_wd_il ) THEN
1220                  zdpdx1 = zdpdx1 * zcpx(ji,jj) * wdrampu(ji,jj)
1221                  zdpdx2 = zdpdx2 * zcpx(ji,jj) * wdrampu(ji,jj)
1222               ENDIF
1223               puu(ji,jj,jk,Krhs) = puu(ji,jj,jk,Krhs) + (zdpdx1 + zdpdx2) * umask(ji,jj,jk) 
1224            ENDIF
1225
1226            !!!!!     for v equation
1227            IF( jk <= mbkv(ji,jj) ) THEN
1228               IF( -zdept(ji,jj+1,jk) >= -zdept(ji,jj,jk) ) THEN
1229                 jjs = jj + 1; jjd = jj
1230               ELSE
1231                 jjs = jj    ; jjd = jj + 1
1232               ENDIF
1233
1234               ! integrate the pressure on the shallow side
1235               jk1 = jk
1236               DO WHILE ( -zdept(ji,jjs,jk1) > zvijk )
1237                 IF( jk1 == mbkv(ji,jj) ) THEN
1238                   zvijk = -zdept(ji,jjs,jk1)
1239                   EXIT
1240                 ENDIF
1241                 zdeps = MIN(zdept(ji,jjs,jk1+1), -zvijk)
1242                 zpnss = zpnss +                                      &
1243                        integ_spline(zdept(ji,jjs,jk1), zdeps,            &
1244                               asp(ji,jjs,jk1),    bsp(ji,jjs,jk1), &
1245                               csp(ji,jjs,jk1),    dsp(ji,jjs,jk1) )
1246                 jk1 = jk1 + 1
1247               END DO
1248
1249               ! integrate the pressure on the deep side
1250               jk1 = jk
1251               DO WHILE ( -zdept(ji,jjd,jk1) < zvijk )
1252                 IF( jk1 == 1 ) THEN
1253                   zdeps = zdept(ji,jjd,1) + MIN(zvijk, ssh(ji,jjd,Kmm)*znad)
1254                   zrhdt1 = zrhh(ji,jjd,1) - interp3(zdept(ji,jjd,1), asp(ji,jjd,1), &
1255                                                     bsp(ji,jjd,1),   csp(ji,jjd,1), &
1256                                                     dsp(ji,jjd,1) ) * zdeps
1257                   zpnsd  = zpnsd + 0.5_wp * (zrhh(ji,jjd,1) + zrhdt1) * zdeps
1258                   EXIT
1259                 ENDIF
1260                 zdeps = MAX(zdept(ji,jjd,jk1-1), -zvijk)
1261                 zpnsd = zpnsd +                                        &
1262                        integ_spline(zdeps,              zdept(ji,jjd,jk1), &
1263                               asp(ji,jjd,jk1-1), bsp(ji,jjd,jk1-1), &
1264                               csp(ji,jjd,jk1-1), dsp(ji,jjd,jk1-1) )
1265                 jk1 = jk1 - 1
1266               END DO
1267
1268
1269               ! update the momentum trends in v direction
1270
1271               zdpdy1 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * ( zhpi(ji,jj+1,jk) - zhpi(ji,jj,jk) )
1272               IF( .NOT.ln_linssh ) THEN
1273                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * &
1274                          ( REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd) + (ssh(ji,jj+1,Kmm)-ssh(ji,jj,Kmm)) )
1275               ELSE
1276                  zdpdy2 = zcoef0 * r1_e2v(ji,jj) * REAL(jjs-jjd, wp) * (zpnss + zpnsd )
1277               ENDIF
1278               IF( ln_wd_il ) THEN
1279                  zdpdy1 = zdpdy1 * zcpy(ji,jj) * wdrampv(ji,jj) 
1280                  zdpdy2 = zdpdy2 * zcpy(ji,jj) * wdrampv(ji,jj) 
1281               ENDIF
1282
1283               pvv(ji,jj,jk,Krhs) = pvv(ji,jj,jk,Krhs) + (zdpdy1 + zdpdy2) * vmask(ji,jj,jk)
1284            ENDIF
1285               !
1286            END DO
1287         END DO
1288      END DO
1289      !
1290      IF( ln_wd_il )   DEALLOCATE( zcpx, zcpy )
1291      !
1292   END SUBROUTINE hpg_prj
1293
1294
1295   SUBROUTINE cspline( fsp, xsp, asp, bsp, csp, dsp, polynomial_type )
1296      !!----------------------------------------------------------------------
1297      !!                 ***  ROUTINE cspline  ***
1298      !!
1299      !! ** Purpose :   constrained cubic spline interpolation
1300      !!
1301      !! ** Method  :   f(x) = asp + bsp*x + csp*x^2 + dsp*x^3
1302      !!
1303      !! Reference: CJC Kruger, Constrained Cubic Spline Interpoltation
1304      !!----------------------------------------------------------------------
1305      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(in   ) ::   fsp, xsp           ! value and coordinate
1306      REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), INTENT(  out) ::   asp, bsp, csp, dsp ! coefficients of the interpoated function
1307      INTEGER                   , INTENT(in   ) ::   polynomial_type    ! 1: cubic spline   ;   2: Linear
1308      !
1309      INTEGER  ::   ji, jj, jk                 ! dummy loop indices
1310      INTEGER  ::   jpi, jpj, jpkm1
1311      REAL(wp) ::   zdf1, zdf2, zddf1, zddf2, ztmp1, ztmp2, zdxtmp
1312      REAL(wp) ::   zdxtmp1, zdxtmp2, zalpha
1313      REAL(wp) ::   zdf(size(fsp,3))
1314      !!----------------------------------------------------------------------
1315      !
1316!!gm  WHAT !!!!!   THIS IS VERY DANGEROUS !!!!! 
1317      jpi   = size(fsp,1)
1318      jpj   = size(fsp,2)
1319      jpkm1 = MAX( 1, size(fsp,3) - 1 )
1320      !
1321      IF (polynomial_type == 1) THEN     ! Constrained Cubic Spline
1322         DO ji = 1, jpi
1323            DO jj = 1, jpj
1324           !!Fritsch&Butland's method, 1984 (preferred, but more computation)
1325           !    DO jk = 2, jpkm1-1
1326           !       zdxtmp1 = xsp(ji,jj,jk)   - xsp(ji,jj,jk-1)
1327           !       zdxtmp2 = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1328           !       zdf1    = ( fsp(ji,jj,jk)   - fsp(ji,jj,jk-1) ) / zdxtmp1
1329           !       zdf2    = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)   ) / zdxtmp2
1330           !
1331           !       zalpha = ( zdxtmp1 + 2._wp * zdxtmp2 ) / ( zdxtmp1 + zdxtmp2 ) / 3._wp
1332           !
1333           !       IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1334           !           zdf(jk) = 0._wp
1335           !       ELSE
1336           !         zdf(jk) = zdf1 * zdf2 / ( ( 1._wp - zalpha ) * zdf1 + zalpha * zdf2 )
1337           !       ENDIF
1338           !    END DO
1339
1340           !!Simply geometric average
1341               DO jk = 2, jpkm1-1
1342                  zdf1 = (fsp(ji,jj,jk  ) - fsp(ji,jj,jk-1)) / (xsp(ji,jj,jk  ) - xsp(ji,jj,jk-1))
1343                  zdf2 = (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk  )) / (xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk  ))
1344
1345                  IF(zdf1 * zdf2 <= 0._wp) THEN
1346                     zdf(jk) = 0._wp
1347                  ELSE
1348                     zdf(jk) = 2._wp * zdf1 * zdf2 / (zdf1 + zdf2)
1349                  ENDIF
1350               END DO
1351
1352               zdf(1)     = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,2) - fsp(ji,jj,1) ) / &
1353                          &          ( xsp(ji,jj,2) - xsp(ji,jj,1) )           -  0.5_wp * zdf(2)
1354               zdf(jpkm1) = 1.5_wp * ( fsp(ji,jj,jpkm1) - fsp(ji,jj,jpkm1-1) ) / &
1355                          &          ( xsp(ji,jj,jpkm1) - xsp(ji,jj,jpkm1-1) ) - 0.5_wp * zdf(jpkm1 - 1)
1356
1357               DO jk = 1, jpkm1 - 1
1358                 zdxtmp = xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1359                 ztmp1  = (zdf(jk+1) + 2._wp * zdf(jk)) / zdxtmp
1360                 ztmp2  =  6._wp * (fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)) / zdxtmp / zdxtmp
1361                 zddf1  = -2._wp * ztmp1 + ztmp2
1362                 ztmp1  = (2._wp * zdf(jk+1) + zdf(jk)) / zdxtmp
1363                 zddf2  =  2._wp * ztmp1 - ztmp2
1364
1365                 dsp(ji,jj,jk) = (zddf2 - zddf1) / 6._wp / zdxtmp
1366                 csp(ji,jj,jk) = ( xsp(ji,jj,jk+1) * zddf1 - xsp(ji,jj,jk)*zddf2 ) / 2._wp / zdxtmp
1367                 bsp(ji,jj,jk) = ( fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk) ) / zdxtmp - &
1368                               & csp(ji,jj,jk) * ( xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk) ) - &
1369                               & dsp(ji,jj,jk) * ((xsp(ji,jj,jk+1) + xsp(ji,jj,jk))**2 - &
1370                               &                   xsp(ji,jj,jk+1) * xsp(ji,jj,jk))
1371                 asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - xsp(ji,jj,jk) * (bsp(ji,jj,jk) + &
1372                               &                (xsp(ji,jj,jk) * (csp(ji,jj,jk) + &
1373                               &                 dsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk))))
1374               END DO
1375            END DO
1376         END DO
1377
1378      ELSEIF ( polynomial_type == 2 ) THEN     ! Linear
1379         DO ji = 1, jpi
1380            DO jj = 1, jpj
1381               DO jk = 1, jpkm1-1
1382                  zdxtmp =xsp(ji,jj,jk+1) - xsp(ji,jj,jk)
1383                  ztmp1 = fsp(ji,jj,jk+1) - fsp(ji,jj,jk)
1384
1385                  dsp(ji,jj,jk) = 0._wp
1386                  csp(ji,jj,jk) = 0._wp
1387                  bsp(ji,jj,jk) = ztmp1 / zdxtmp
1388                  asp(ji,jj,jk) = fsp(ji,jj,jk) - bsp(ji,jj,jk) * xsp(ji,jj,jk)
1389               END DO
1390            END DO
1391         END DO
1392         !
1393      ELSE
1394         CALL ctl_stop( 'invalid polynomial type in cspline' )
1395      ENDIF
1396      !
1397   END SUBROUTINE cspline
1398
1399
1400   FUNCTION interp1(x, xl, xr, fl, fr)  RESULT(f)
1401      !!----------------------------------------------------------------------
1402      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1403      !!
1404      !! ** Purpose :   1-d linear interpolation
1405      !!
1406      !! ** Method  :   interpolation is straight forward
1407      !!                extrapolation is also permitted (no value limit)
1408      !!----------------------------------------------------------------------
1409      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, xl, xr, fl, fr
1410      REAL(wp)             ::  f ! result of the interpolation (extrapolation)
1411      REAL(wp)             ::  zdeltx
1412      !!----------------------------------------------------------------------
1413      !
1414      zdeltx = xr - xl
1415      IF( abs(zdeltx) <= 10._wp * EPSILON(x) ) THEN
1416         f = 0.5_wp * (fl + fr)
1417      ELSE
1418         f = ( (x - xl ) * fr - ( x - xr ) * fl ) / zdeltx
1419      ENDIF
1420      !
1421   END FUNCTION interp1
1422
1423
1424   FUNCTION interp2( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1425      !!----------------------------------------------------------------------
1426      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1427      !!
1428      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline interpolation
1429      !!
1430      !! ** Method  :  cubic spline interpolation
1431      !!
1432      !!----------------------------------------------------------------------
1433      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1434      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1435      !!----------------------------------------------------------------------
1436      !
1437      f = a + x* ( b + x * ( c + d * x ) )
1438      !
1439   END FUNCTION interp2
1440
1441
1442   FUNCTION interp3( x, a, b, c, d )  RESULT(f)
1443      !!----------------------------------------------------------------------
1444      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1445      !!
1446      !! ** Purpose :   Calculate the first order of derivative of
1447      !!                a cubic spline function y=a+b*x+c*x^2+d*x^3
1448      !!
1449      !! ** Method  :   f=dy/dx=b+2*c*x+3*d*x^2
1450      !!
1451      !!----------------------------------------------------------------------
1452      REAL(wp), INTENT(in) ::  x, a, b, c, d
1453      REAL(wp)             ::  f ! value from the interpolation
1454      !!----------------------------------------------------------------------
1455      !
1456      f = b + x * ( 2._wp * c + 3._wp * d * x)
1457      !
1458   END FUNCTION interp3
1459
1460
1461   FUNCTION integ_spline( xl, xr, a, b, c, d )  RESULT(f)
1462      !!----------------------------------------------------------------------
1463      !!                 ***  ROUTINE interp1  ***
1464      !!
1465      !! ** Purpose :   1-d constrained cubic spline integration
1466      !!
1467      !! ** Method  :  integrate polynomial a+bx+cx^2+dx^3 from xl to xr
1468      !!
1469      !!----------------------------------------------------------------------
1470      REAL(wp), INTENT(in) ::  xl, xr, a, b, c, d
1471      REAL(wp)             ::  za1, za2, za3
1472      REAL(wp)             ::  f                   ! integration result
1473      !!----------------------------------------------------------------------
1474      !
1475      za1 = 0.5_wp * b
1476      za2 = c / 3.0_wp
1477      za3 = 0.25_wp * d
1478      !
1479      f  = xr * ( a + xr * ( za1 + xr * ( za2 + za3 * xr ) ) ) - &
1480         & xl * ( a + xl * ( za1 + xl * ( za2 + za3 * xl ) ) )
1481      !
1482   END FUNCTION integ_spline
1483
1484   !!======================================================================
1485END MODULE dynhpg
1486
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.