/[MITgcm]/MITgcm/model/src/solve_for_pressure.F
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Diff of /MITgcm/model/src/solve_for_pressure.F

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revision 1.17 by jmc, Tue Mar 6 16:57:10 2001 UTC revision 1.68 by jmc, Sun Nov 8 16:51:18 2009 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2  C $Name$  C $Name$
3    
4    #include "PACKAGES_CONFIG.h"
5  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
6    
7  CStartOfInterface  CBOP
8        SUBROUTINE SOLVE_FOR_PRESSURE( myThid )  C     !ROUTINE: SOLVE_FOR_PRESSURE
9  C     /==========================================================\  C     !INTERFACE:
10  C     | SUBROUTINE SOLVE_FOR_PRESSURE                            |        SUBROUTINE SOLVE_FOR_PRESSURE(myTime, myIter, myThid)
11  C     | o Controls inversion of two and/or three-dimensional     |  
12  C     |   elliptic problems for the pressure field.              |  C     !DESCRIPTION: \bv
13  C     \==========================================================/  C     *==========================================================*
14        IMPLICIT NONE  C     | SUBROUTINE SOLVE_FOR_PRESSURE
15    C     | o Controls inversion of two and/or three-dimensional
16    C     |   elliptic problems for the pressure field.
17    C     *==========================================================*
18    C     \ev
19    
20    C     !USES:
21          IMPLICIT NONE
22  C     == Global variables  C     == Global variables
23  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
24  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
25  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
 #include "DYNVARS.h"  
26  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
27  #include "SURFACE.h"  #include "SURFACE.h"
28    #include "FFIELDS.h"
29    #include "DYNVARS.h"
30    #include "SOLVE_FOR_PRESSURE.h"
31  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
32  #include "CG3D.h"  #include "SOLVE_FOR_PRESSURE3D.h"
33  #include "GW.h"  #include "NH_VARS.h"
34    #endif
35    #ifdef ALLOW_CD_CODE
36    #include "CD_CODE_VARS.h"
37  #endif  #endif
38  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_OBCS
39  #include "OBCS.h"  #include "OBCS.h"
40  #endif  #endif
41    
42    C     === Functions ====
43          LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
44          EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
45    
46    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
47  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
48  C     myThid - Number of this instance of SOLVE_FOR_PRESSURE  C     myTime :: Current time in simulation
49    C     myIter :: Current iteration number in simulation
50    C     myThid :: Thread number for this instance of SOLVE_FOR_PRESSURE
51          _RL myTime
52          INTEGER myIter
53        INTEGER myThid        INTEGER myThid
 CEndOfInterface  
54    
55  C     Local variables  C     !LOCAL VARIABLES:
56  C     cg2d_x - Conjugate Gradient 2-D solver : Solution vector  C     == Local variables ==
 C     cg2d_b - Conjugate Gradient 2-D solver : Right-hand side vector  
57        INTEGER i,j,k,bi,bj        INTEGER i,j,k,bi,bj
58        _RS uf(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)        _RL firstResidual,lastResidual
59        _RS vf(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)        _RL tmpFac
60        _RL cg2d_x(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,nSx,nSy)        _RL sumEmP, tileEmP(nSx,nSy)
61        _RL cg2d_b(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,nSx,nSy)        LOGICAL putPmEinXvector
62          INTEGER numIters, ks
63          CHARACTER*10 sufx
64          CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) msgBuf
65    #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
66          INTEGER kp1
67          _RL     wFacKm, wFacKp
68          LOGICAL zeroPsNH
69          _RL     uf(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
70          _RL     vf(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
71    #else
72          _RL     cg3d_b(1)
73    #endif
74    CEOP
75    
76    #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
77            zeroPsNH = .FALSE.
78    c       zeroPsNH = exactConserv
79    #else
80            cg3d_b(1) = 0.
81    #endif
82    
83    C deepAtmosphere & useRealFreshWaterFlux: only valid if deepFac2F(ksurf)=1
84    C anelastic (always Z-coordinate):
85    C     1) assume that rhoFacF(1)=1 (and ksurf == 1);
86    C        (this reduces the number of lines of code to modify)
87    C     2) (a) 2-D continuity eq. compute div. of mass transport (<- add rhoFac)
88    C        (b) gradient of surf.Press in momentum eq. (<- add 1/rhoFac)
89    C       => 2 factors cancel in elliptic eq. for Phi_s ,
90    C       but 1rst factor(a) remains in RHS cg2d_b.
91    
92    C--   Initialise the Vector solution with etaN + deltaT*Global_mean_PmE
93    C     instead of simply etaN ; This can speed-up the solver convergence in
94    C     the case where |Global_mean_PmE| is large.
95          putPmEinXvector = .FALSE.
96    c     putPmEinXvector = useRealFreshWaterFlux.AND.fluidIsWater
97    
98  C--   Save previous solution & Initialise Vector solution and source term :  C--   Save previous solution & Initialise Vector solution and source term :
99          sumEmP = 0.
100        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
101         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
102          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
103           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
104  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef ALLOW_CD_CODE
105            etaNm1(i,j,bi,bj) = etaN(i,j,bi,bj)            etaNm1(i,j,bi,bj) = etaN(i,j,bi,bj)
106  #endif  #endif
107            cg2d_x(i,j,bi,bj) = etaN(i,j,bi,bj)            cg2d_x(i,j,bi,bj) = Bo_surf(i,j,bi,bj)*etaN(i,j,bi,bj)
108            cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0.            cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0.
 #ifdef USE_NATURAL_BCS  
      &     + freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*horiVertRatio*  
      &       EmPmR(I,J,bi,bj)/deltaTMom  
 #endif  
109           ENDDO           ENDDO
110          ENDDO          ENDDO
111            IF (useRealFreshWaterFlux.AND.fluidIsWater) THEN
112             tmpFac = freeSurfFac*mass2rUnit
113             IF (exactConserv)
114         &        tmpFac = freeSurfFac*mass2rUnit*implicDiv2DFlow
115             DO j=1,sNy
116              DO i=1,sNx
117               cg2d_b(i,j,bi,bj) =
118         &       tmpFac*_rA(i,j,bi,bj)*EmPmR(i,j,bi,bj)/deltaTMom
119              ENDDO
120             ENDDO
121            ENDIF
122            IF ( putPmEinXvector ) THEN
123             tileEmP(bi,bj) = 0.
124             DO j=1,sNy
125              DO i=1,sNx
126                tileEmP(bi,bj) = tileEmP(bi,bj)
127         &                     + rA(i,j,bi,bj)*EmPmR(i,j,bi,bj)
128         &                                    *maskH(i,j,bi,bj)
129              ENDDO
130             ENDDO
131            ENDIF
132         ENDDO         ENDDO
133        ENDDO        ENDDO
134          IF ( putPmEinXvector ) THEN
135            CALL GLOBAL_SUM_TILE_RL( tileEmP, sumEmP, myThid )
136          ENDIF
137    
138        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
139         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
140          DO K=Nr,1,-1          IF ( putPmEinXvector ) THEN
141           DO j=1,sNy+1            tmpFac = 0.
142            DO i=1,sNx+1            IF (globalArea.GT.0.) tmpFac =
143             uf(i,j) = _dyG(i,j,bi,bj)       &      freeSurfFac*deltaTfreesurf*mass2rUnit*sumEmP/globalArea
144       &      *drF(k)*_hFacW(i,j,k,bi,bj)            DO j=1,sNy
145             vf(i,j) = _dxG(i,j,bi,bj)             DO i=1,sNx
146       &      *drF(k)*_hFacS(i,j,k,bi,bj)              cg2d_x(i,j,bi,bj) = cg2d_x(i,j,bi,bj)
147         &                        - tmpFac*Bo_surf(i,j,bi,bj)
148               ENDDO
149            ENDDO            ENDDO
150           ENDDO          ENDIF
151    C- RHS: similar to the divergence of the vertically integrated mass transport:
152    C       del_i { Sum_k [ rhoFac.(dr.hFac).(dy.deepFac).(u*) ] }  / deltaT
153            DO k=Nr,1,-1
154           CALL CALC_DIV_GHAT(           CALL CALC_DIV_GHAT(
155       I       bi,bj,1,sNx,1,sNy,K,       I                       bi,bj,k,
156       I       uf,vf,       U                       cg2d_b, cg3d_b,
157       U       cg2d_b,       I                       myThid )
      I       myThid)  
158          ENDDO          ENDDO
159         ENDDO         ENDDO
160        ENDDO        ENDDO
# Line 84  C--   Add source term arising from w=d/d Line 163  C--   Add source term arising from w=d/d
163        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
164         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
165  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
166          DO j=1,sNy          IF ( use3Dsolver .AND. zeroPsNH ) THEN
167           DO i=1,sNx           DO j=1,sNy
168            cg2d_b(i,j,bi,bj) = cg2d_b(i,j,bi,bj)            DO i=1,sNx
169       &       +freeSurfFac*_rA(I,J,bi,bj)*horiVertRatio*(             ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
170       &          -cg2d_x(I,J,bi,bj)             IF ( ks.LE.Nr ) THEN
171       &          -cg3d_x(I,J,1,bi,bj)              cg2d_b(i,j,bi,bj) = cg2d_b(i,j,bi,bj)
172       &        )/deltaTMom/deltaTMom       &       -freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)
173            cg3d_b(i,j,1,bi,bj) = cg3d_b(i,j,1,bi,bj)       &         /deltaTMom/deltaTfreesurf
174       &      +freeSurfFac*_rA(I,J,bi,bj)*horiVertRatio*(       &         * etaH(i,j,bi,bj)
175       &         -cg2d_x(I,J,bi,bj)              cg3d_b(i,j,ks,bi,bj) = cg3d_b(i,j,ks,bi,bj)
176       &         -cg3d_x(I,J,1,bi,bj)       &       -freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)
177       &       )/deltaTMom/deltaTMom       &         /deltaTMom/deltaTfreesurf
178         &         * etaH(i,j,bi,bj)
179               ENDIF
180              ENDDO
181           ENDDO           ENDDO
182          ENDDO          ELSEIF ( use3Dsolver ) THEN
183             DO j=1,sNy
184              DO i=1,sNx
185               ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
186               IF ( ks.LE.Nr ) THEN
187                cg2d_b(i,j,bi,bj) = cg2d_b(i,j,bi,bj)
188         &       -freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)
189         &         /deltaTMom/deltaTfreesurf
190         &         *( etaN(i,j,bi,bj)
191         &           +phi_nh(i,j,ks,bi,bj)*recip_Bo(i,j,bi,bj) )
192                cg3d_b(i,j,ks,bi,bj) = cg3d_b(i,j,ks,bi,bj)
193         &       -freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)
194         &         /deltaTMom/deltaTfreesurf
195         &         *( etaN(i,j,bi,bj)
196         &           +phi_nh(i,j,ks,bi,bj)*recip_Bo(i,j,bi,bj) )
197               ENDIF
198              ENDDO
199             ENDDO
200            ELSEIF ( exactConserv ) THEN
201  #else  #else
202          DO j=1,sNy          IF ( exactConserv ) THEN
203           DO i=1,sNx  #endif /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
204            cg2d_b(i,j,bi,bj) = cg2d_b(i,j,bi,bj)           DO j=1,sNy
205       &       +freeSurfFac*_rA(I,J,bi,bj)*horiVertRatio*(            DO i=1,sNx
206       &          -cg2d_x(I,J,bi,bj)             ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
207       &        )/deltaTMom/deltaTMom             cg2d_b(i,j,bi,bj) = cg2d_b(i,j,bi,bj)
208         &       -freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)
209         &         /deltaTMom/deltaTfreesurf
210         &         * etaH(i,j,bi,bj)
211              ENDDO
212           ENDDO           ENDDO
213          ENDDO          ELSE
214  #endif           DO j=1,sNy
215              DO i=1,sNx
216               ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
217               cg2d_b(i,j,bi,bj) = cg2d_b(i,j,bi,bj)
218         &       -freeSurfFac*_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)
219         &         /deltaTMom/deltaTfreesurf
220         &         * etaN(i,j,bi,bj)
221              ENDDO
222             ENDDO
223            ENDIF
224    
225  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_OBCS
226          IF (useOBCS) THEN          IF (useOBCS) THEN
227           DO i=1,sNx           DO i=1,sNx
228  C Northern boundary  C Northern boundary
229            IF (OB_Jn(I,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Jn(i,bi,bj).NE.0) THEN
230             cg2d_b(I,OB_Jn(I,bi,bj),bi,bj)=0.             cg2d_b(i,OB_Jn(i,bi,bj),bi,bj)=0.
231               cg2d_x(i,OB_Jn(i,bi,bj),bi,bj)=0.
232            ENDIF            ENDIF
233  C Southern boundary  C Southern boundary
234            IF (OB_Js(I,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Js(i,bi,bj).NE.0) THEN
235             cg2d_b(I,OB_Js(I,bi,bj),bi,bj)=0.             cg2d_b(i,OB_Js(i,bi,bj),bi,bj)=0.
236               cg2d_x(i,OB_Js(i,bi,bj),bi,bj)=0.
237            ENDIF            ENDIF
238           ENDDO           ENDDO
239           DO j=1,sNy           DO j=1,sNy
240  C Eastern boundary  C Eastern boundary
241            IF (OB_Ie(J,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Ie(j,bi,bj).NE.0) THEN
242             cg2d_b(OB_Ie(J,bi,bj),J,bi,bj)=0.             cg2d_b(OB_Ie(j,bi,bj),j,bi,bj)=0.
243               cg2d_x(OB_Ie(j,bi,bj),j,bi,bj)=0.
244            ENDIF            ENDIF
245  C Western boundary  C Western boundary
246            IF (OB_Iw(J,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Iw(j,bi,bj).NE.0) THEN
247             cg2d_b(OB_Iw(J,bi,bj),J,bi,bj)=0.             cg2d_b(OB_Iw(j,bi,bj),j,bi,bj)=0.
248               cg2d_x(OB_Iw(j,bi,bj),j,bi,bj)=0.
249            ENDIF            ENDIF
250           ENDDO           ENDDO
251          ENDIF          ENDIF
252  #endif  #endif /* ALLOW_OBCS */
253    C-    end bi,bj loops
254         ENDDO         ENDDO
255        ENDDO        ENDDO
256    
257    #ifdef ALLOW_DEBUG
258          IF ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
259           CALL DEBUG_STATS_RL(1,cg2d_b,'cg2d_b (SOLVE_FOR_PRESSURE)',
260         &                        myThid)
261          ENDIF
262    #endif
263          IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN
264           WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter
265           CALL WRITE_FLD_XY_RL( 'cg2d_b.', sufx, cg2d_b, myIter, myThid )
266          ENDIF
267    
268  C--   Find the surface pressure using a two-dimensional conjugate  C--   Find the surface pressure using a two-dimensional conjugate
269  C--   gradient solver.  C--   gradient solver.
270  C     see CG2D_INTERNAL.h for the interface to this routine.  C     see CG2D.h for the interface to this routine.
271          firstResidual=0.
272          lastResidual=0.
273          numIters=cg2dMaxIters
274    c     CALL TIMER_START('CG2D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)
275    #ifdef ALLOW_CG2D_NSA
276    C--   Call the not-self-adjoint version of cg2d
277          CALL CG2D_NSA(
278         U           cg2d_b,
279         U           cg2d_x,
280         O           firstResidual,
281         O           lastResidual,
282         U           numIters,
283         I           myThid )
284    #else /* not ALLOW_CG2D_NSA = default */
285        CALL CG2D(        CALL CG2D(
286       I           cg2d_b,       U           cg2d_b,
287       U           cg2d_x,       U           cg2d_x,
288         O           firstResidual,
289         O           lastResidual,
290         U           numIters,
291       I           myThid )       I           myThid )
292    #endif /* ALLOW_CG2D_NSA */
293          _EXCH_XY_RL( cg2d_x, myThid )
294    c     CALL TIMER_STOP ('CG2D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)
295    
296    #ifdef ALLOW_DEBUG
297          IF ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
298           CALL DEBUG_STATS_RL(1,cg2d_x,'cg2d_x (SOLVE_FOR_PRESSURE)',
299         &                        myThid)
300          ENDIF
301    #endif
302    
303        _EXCH_XY_R8(cg2d_x, myThid )  C- dump CG2D output at monitorFreq (to reduce size of STD-OUTPUT files) :
304          IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(monitorFreq,myTime,deltaTClock)
305         &   ) THEN
306           IF ( debugLevel .GE. debLevA ) THEN
307            _BEGIN_MASTER( myThid )
308            WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg2d_init_res =',firstResidual
309            CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
310            WRITE(msgBuf,'(A34,I6)') 'cg2d_iters =',numIters
311            CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
312            WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg2d_res =',lastResidual
313            CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
314            _END_MASTER( myThid )
315           ENDIF
316          ENDIF
317    
318  C--   Transfert the 2D-solution to "etaN" :  C--   Transfert the 2D-solution to "etaN" :
319        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
320         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
321          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
322           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
323            etaN(i,j,bi,bj) = cg2d_x(i,j,bi,bj)            etaN(i,j,bi,bj) = recip_Bo(i,j,bi,bj)*cg2d_x(i,j,bi,bj)
324           ENDDO           ENDDO
325          ENDDO          ENDDO
326         ENDDO         ENDDO
327        ENDDO        ENDDO
328    
329  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
330        IF ( nonHydrostatic ) THEN        IF ( use3Dsolver ) THEN
331           IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN
332            WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter
333            CALL WRITE_FLD_XY_RL( 'cg2d_x.',sufx, cg2d_x, myIter, myThid )
334           ENDIF
335    
336  C--   Solve for a three-dimensional pressure term (NH or IGW or both ).  C--   Solve for a three-dimensional pressure term (NH or IGW or both ).
337  C     see CG3D.h for the interface to this routine.  C     see CG3D.h for the interface to this routine.
# Line 167  C     see CG3D.h for the interface to th Line 339  C     see CG3D.h for the interface to th
339          DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)          DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
340           DO j=1,sNy+1           DO j=1,sNy+1
341            DO i=1,sNx+1            DO i=1,sNx+1
342             uf(i,j)=-gBaro*_recip_dxC(i,j,bi,bj)*             uf(i,j)=-_recip_dxC(i,j,bi,bj)*
343       &         (cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i-1,j,bi,bj))       &         (cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i-1,j,bi,bj))
344             vf(i,j)=-gBaro*_recip_dyC(i,j,bi,bj)*             vf(i,j)=-_recip_dyC(i,j,bi,bj)*
345       &         (cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i,j-1,bi,bj))       &         (cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i,j-1,bi,bj))
346            ENDDO            ENDDO
347           ENDDO           ENDDO
# Line 178  C     see CG3D.h for the interface to th Line 350  C     see CG3D.h for the interface to th
350           IF (useOBCS) THEN           IF (useOBCS) THEN
351            DO i=1,sNx+1            DO i=1,sNx+1
352  C Northern boundary  C Northern boundary
353            IF (OB_Jn(I,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Jn(i,bi,bj).NE.0) THEN
354             vf(I,OB_Jn(I,bi,bj))=0.             vf(i,OB_Jn(i,bi,bj))=0.
355            ENDIF            ENDIF
356  C Southern boundary  C Southern boundary
357            IF (OB_Js(I,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Js(i,bi,bj).NE.0) THEN
358             vf(I,OB_Js(I,bi,bj)+1)=0.             vf(i,OB_Js(i,bi,bj)+1)=0.
359            ENDIF            ENDIF
360            ENDDO            ENDDO
361            DO j=1,sNy+1            DO j=1,sNy+1
362  C Eastern boundary  C Eastern boundary
363            IF (OB_Ie(J,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Ie(j,bi,bj).NE.0) THEN
364             uf(OB_Ie(J,bi,bj),J)=0.             uf(OB_Ie(j,bi,bj),j)=0.
365            ENDIF            ENDIF
366  C Western boundary  C Western boundary
367            IF (OB_Iw(J,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Iw(j,bi,bj).NE.0) THEN
368             uf(OB_Iw(J,bi,bj)+1,J)=0.             uf(OB_Iw(j,bi,bj)+1,J)=0.
369            ENDIF            ENDIF
370            ENDDO            ENDDO
371           ENDIF           ENDIF
372  #endif  #endif /* ALLOW_OBCS */
373    
374           K=1           IF ( usingZCoords ) THEN
375    C-       Z coordinate: assume surface @ level k=1
376               tmpFac = freeSurfFac*deepFac2F(1)
377             ELSE
378    C-       Other than Z coordinate: no assumption on surface level index
379               tmpFac = 0.
380               DO j=1,sNy
381                DO i=1,sNx
382                  ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
383                  IF ( ks.LE.Nr ) THEN
384                   cg3d_b(i,j,ks,bi,bj) = cg3d_b(i,j,ks,bi,bj)
385         &              +freeSurfFac*etaN(i,j,bi,bj)/deltaTfreesurf
386         &                  *_rA(i,j,bi,bj)*deepFac2F(ks)/deltaTmom
387                  ENDIF
388                ENDDO
389               ENDDO
390             ENDIF
391             k=1
392             kp1 = MIN(k+1,Nr)
393             wFacKp = deepFac2F(kp1)*rhoFacF(kp1)
394             IF (k.GE.Nr) wFacKp = 0.
395           DO j=1,sNy           DO j=1,sNy
396            DO i=1,sNx            DO i=1,sNx
397             cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)              cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)
398       &       +dRF(K)*dYG(i+1,j,bi,bj)*hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)       &       +drF(k)*dyG(i+1,j,bi,bj)*_hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)
399       &       -dRF(K)*dYG( i ,j,bi,bj)*hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)       &       -drF(k)*dyG( i ,j,bi,bj)*_hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)
400       &       +dRF(K)*dXG(i,j+1,bi,bj)*hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)       &       +drF(k)*dxG(i,j+1,bi,bj)*_hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)
401       &       -dRF(K)*dXG(i, j ,bi,bj)*hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )       &       -drF(k)*dxG(i, j ,bi,bj)*_hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )
402       &       +(       &       +( tmpFac*etaN(i,j,bi,bj)/deltaTfreesurf
403       &         -wVel(i,j,k+1,bi,bj)       &         -wVel(i,j,kp1,bi,bj)*wFacKp
404       &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom       &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom
      &       +freeSurfFac*_rA(I,J,bi,bj)*horiVertRatio*(  
      &          +cg2d_x(I,J,bi,bj)  
      &        )/deltaTMom/deltaTMom  
405            ENDDO            ENDDO
406           ENDDO           ENDDO
407           DO K=2,Nr-1           DO k=2,Nr
408              kp1 = MIN(k+1,Nr)
409    C-       deepFac & rhoFac cancel with the ones in uf[=del_i(Phi)/dx],vf ;
410    C        both appear in wVel term, but at 2 different levels
411              wFacKm = deepFac2F( k )*rhoFacF( k )
412              wFacKp = deepFac2F(kp1)*rhoFacF(kp1)
413              IF (k.GE.Nr) wFacKp = 0.
414            DO j=1,sNy            DO j=1,sNy
415             DO i=1,sNx             DO i=1,sNx
416              cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)              cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)
417       &       +dRF(K)*dYG(i+1,j,bi,bj)*hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)       &       +drF(k)*dyG(i+1,j,bi,bj)*_hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)
418       &       -dRF(K)*dYG( i ,j,bi,bj)*hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)       &       -drF(k)*dyG( i ,j,bi,bj)*_hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)
419       &       +dRF(K)*dXG(i,j+1,bi,bj)*hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)       &       +drF(k)*dxG(i,j+1,bi,bj)*_hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)
420       &       -dRF(K)*dXG(i, j ,bi,bj)*hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )       &       -drF(k)*dxG(i, j ,bi,bj)*_hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )
421       &       +( wVel(i,j,k  ,bi,bj)       &       +( wVel(i,j, k ,bi,bj)*wFacKm*maskC(i,j,k-1,bi,bj)
422       &         -wVel(i,j,k+1,bi,bj)       &         -wVel(i,j,kp1,bi,bj)*wFacKp
423       &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom       &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom
424    
425             ENDDO             ENDDO
426            ENDDO            ENDDO
427           ENDDO           ENDDO
          K=Nr  
          DO j=1,sNy  
           DO i=1,sNx  
             cg3d_b(i,j,k,bi,bj) = cg3d_b(i,j,k,bi,bj)  
      &       +dRF(K)*dYG(i+1,j,bi,bj)*hFacW(i+1,j,k,bi,bj)*uf(i+1,j)  
      &       -dRF(K)*dYG( i ,j,bi,bj)*hFacW( i ,j,k,bi,bj)*uf( i ,j)  
      &       +dRF(K)*dXG(i,j+1,bi,bj)*hFacS(i,j+1,k,bi,bj)*vf(i,j+1)  
      &       -dRF(K)*dXG(i, j ,bi,bj)*hFacS(i, j ,k,bi,bj)*vf(i, j )  
      &       +( wVel(i,j,k  ,bi,bj)  
      &        )*_rA(i,j,bi,bj)/deltaTmom  
   
           ENDDO  
          ENDDO  
428    
429  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_OBCS
430           IF (useOBCS) THEN           IF (useOBCS) THEN
431            DO K=1,Nr            DO k=1,Nr
432            DO i=1,sNx            DO i=1,sNx
433  C Northern boundary  C Northern boundary
434            IF (OB_Jn(I,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Jn(i,bi,bj).NE.0) THEN
435             cg3d_b(I,OB_Jn(I,bi,bj),K,bi,bj)=0.             cg3d_b(i,OB_Jn(i,bi,bj),k,bi,bj)=0.
436            ENDIF            ENDIF
437  C Southern boundary  C Southern boundary
438            IF (OB_Js(I,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Js(i,bi,bj).NE.0) THEN
439             cg3d_b(I,OB_Js(I,bi,bj),K,bi,bj)=0.             cg3d_b(i,OB_Js(i,bi,bj),k,bi,bj)=0.
440            ENDIF            ENDIF
441            ENDDO            ENDDO
442            DO j=1,sNy            DO j=1,sNy
443  C Eastern boundary  C Eastern boundary
444            IF (OB_Ie(J,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Ie(j,bi,bj).NE.0) THEN
445             cg3d_b(OB_Ie(J,bi,bj),J,K,bi,bj)=0.             cg3d_b(OB_Ie(j,bi,bj),j,k,bi,bj)=0.
446            ENDIF            ENDIF
447  C Western boundary  C Western boundary
448            IF (OB_Iw(J,bi,bj).NE.0) THEN            IF (OB_Iw(j,bi,bj).NE.0) THEN
449             cg3d_b(OB_Iw(J,bi,bj),J,K,bi,bj)=0.             cg3d_b(OB_Iw(j,bi,bj),j,k,bi,bj)=0.
450            ENDIF            ENDIF
451            ENDDO            ENDDO
452            ENDDO            ENDDO
453           ENDIF           ENDIF
454    #endif /* ALLOW_OBCS */
455    C-    end bi,bj loops
456            ENDDO
457           ENDDO
458    
459    #ifdef ALLOW_DEBUG
460          IF ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
461           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,cg3d_b,'cg3d_b (SOLVE_FOR_PRESSURE)',
462         &                        myThid)
463          ENDIF
464  #endif  #endif
465          IF ( DIFFERENT_MULTIPLE( diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN
466           WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter
467           CALL WRITE_FLD_XYZ_RL( 'cg3d_b.',sufx, cg3d_b, myIter, myThid )
468          ENDIF
469    
470          firstResidual=0.
471          lastResidual=0.
472          numIters=cg3dMaxIters
473          CALL TIMER_START('CG3D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)
474          CALL CG3D(
475         U           cg3d_b,
476         U           phi_nh,
477         O           firstResidual,
478         O           lastResidual,
479         U           numIters,
480         I           myThid )
481          _EXCH_XYZ_RL( phi_nh, myThid )
482          CALL TIMER_STOP ('CG3D   [SOLVE_FOR_PRESSURE]',myThid)
483    
484          IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(monitorFreq,myTime,deltaTClock)
485         &   ) THEN
486           IF ( debugLevel .GE. debLevA ) THEN
487            _BEGIN_MASTER( myThid )
488            WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg3d_init_res =',firstResidual
489            CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
490            WRITE(msgBuf,'(A34,I6)') 'cg3d_iters =',numIters
491            CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
492            WRITE(msgBuf,'(A34,1PE24.14)') 'cg3d_res =',lastResidual
493            CALL PRINT_MESSAGE(msgBuf,standardMessageUnit,SQUEEZE_RIGHT,1)
494            _END_MASTER( myThid )
495           ENDIF
496          ENDIF
497    
498    C--   Update surface pressure (account for NH-p @ surface level) and NH pressure:
499          IF ( zeroPsNH ) THEN
500           IF ( DIFFERENT_MULTIPLE( diagFreq, myTime, deltaTClock) ) THEN
501            WRITE(sufx,'(I10.10)') myIter
502            CALL WRITE_FLD_XYZ_RL( 'cg3d_x.',sufx,phi_nh, myIter, myThid )
503           ENDIF
504           DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
505            DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
506    
507          ENDDO ! bi           IF ( usingZCoords ) THEN
508         ENDDO ! bj  C-       Z coordinate: assume surface @ level k=1
509              DO k=2,Nr
510               DO j=1-OLy,sNy+OLy
511                DO i=1-OLx,sNx+OLx
512                 phi_nh(i,j,k,bi,bj) = phi_nh(i,j,k,bi,bj)
513         &                           - phi_nh(i,j,1,bi,bj)
514                ENDDO
515               ENDDO
516              ENDDO
517              DO j=1-OLy,sNy+OLy
518               DO i=1-OLx,sNx+OLx
519                 etaN(i,j,bi,bj) = recip_Bo(i,j,bi,bj)
520         &                       *(cg2d_x(i,j,bi,bj) + phi_nh(i,j,1,bi,bj))
521                 phi_nh(i,j,1,bi,bj) = 0.
522               ENDDO
523              ENDDO
524             ELSE
525    C-       Other than Z coordinate: no assumption on surface level index
526              DO j=1-OLy,sNy+OLy
527               DO i=1-OLx,sNx+OLx
528                ks = ksurfC(i,j,bi,bj)
529                IF ( ks.LE.Nr ) THEN
530                 etaN(i,j,bi,bj) = recip_Bo(i,j,bi,bj)
531         &                       *(cg2d_x(i,j,bi,bj) + phi_nh(i,j,ks,bi,bj))
532                 DO k=Nr,1,-1
533                  phi_nh(i,j,k,bi,bj) = phi_nh(i,j,k,bi,bj)
534         &                            - phi_nh(i,j,ks,bi,bj)
535                 ENDDO
536                ENDIF
537               ENDDO
538              ENDDO
539             ENDIF
540    
541         CALL CG3D( myThid )          ENDDO
542         _EXCH_XYZ_R8(cg3d_x, myThid )         ENDDO
543          ENDIF
544    
545        ENDIF        ENDIF
546    #endif /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
547    
548    #ifdef ALLOW_SHOWFLOPS
549          CALL SHOWFLOPS_INSOLVE( myThid)
550  #endif  #endif
551    
552        RETURN        RETURN
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