/[MITgcm]/MITgcm/pkg/ggl90/ggl90_calc.F
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revision 1.12 by jmc, Thu Oct 8 20:07:18 2009 UTC revision 1.23 by gforget, Wed Aug 8 22:22:42 2012 UTC
# Line 7  CBOP Line 7  CBOP
7  C !ROUTINE: GGL90_CALC  C !ROUTINE: GGL90_CALC
8    
9  C !INTERFACE: ======================================================  C !INTERFACE: ======================================================
10        subroutine GGL90_CALC(        SUBROUTINE GGL90_CALC(
11       I     bi, bj, myTime, myThid )       I                 bi, bj, sigmaR, myTime, myIter, myThid )
12    
13    
14  C !DESCRIPTION: \bv  C !DESCRIPTION: \bv
15  C     *==========================================================*  C     *==========================================================*
# Line 27  C global parameters updated by ggl90_cal Line 28  C global parameters updated by ggl90_cal
28  C     GGL90TKE     :: sub-grid turbulent kinetic energy          (m^2/s^2)  C     GGL90TKE     :: sub-grid turbulent kinetic energy          (m^2/s^2)
29  C     GGL90viscAz  :: GGL90 eddy viscosity coefficient             (m^2/s)  C     GGL90viscAz  :: GGL90 eddy viscosity coefficient             (m^2/s)
30  C     GGL90diffKzT :: GGL90 diffusion coefficient for temperature  (m^2/s)  C     GGL90diffKzT :: GGL90 diffusion coefficient for temperature  (m^2/s)
 C  
31  C \ev  C \ev
32    
33  C !USES: ============================================================  C !USES: ============================================================
# Line 42  C !USES: =============================== Line 42  C !USES: ===============================
42    
43  C !INPUT PARAMETERS: ===================================================  C !INPUT PARAMETERS: ===================================================
44  C Routine arguments  C Routine arguments
45  C     bi, bj :: array indices on which to apply calculations  C     bi, bj :: Current tile indices
46    C     sigmaR :: Vertical gradient of iso-neutral density
47  C     myTime :: Current time in simulation  C     myTime :: Current time in simulation
48    C     myIter :: Current time-step number
49  C     myThid :: My Thread Id number  C     myThid :: My Thread Id number
50        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
51          _RL     sigmaR(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
52        _RL     myTime        _RL     myTime
53          INTEGER myIter
54        INTEGER myThid        INTEGER myThid
55  CEOP  CEOP
56    
# Line 54  CEOP Line 58  CEOP
58    
59  C !LOCAL VARIABLES: ====================================================  C !LOCAL VARIABLES: ====================================================
60  C Local constants  C Local constants
61  C     iMin, iMax, jMin, jMax, I, J - array computation indices  C     iMin,iMax,jMin,jMax :: index boundaries of computation domain
62  C     K, Kp1, km1, kSurf, kBottom  - vertical loop indices  C     i, j, k, kp1,km1 :: array computation indices
63  C     ab15, ab05       - weights for implicit timestepping  C     kSurf, kBottom   :: vertical indices of domain boundaries
64  C     uStarSquare      - square of friction velocity  C     explDissFac      :: explicit Dissipation Factor (in [0-1])
65  C     verticalShear    - (squared) vertical shear of horizontal velocity  C     implDissFac      :: implicit Dissipation Factor (in [0-1])
66  C     Nsquare          - squared buoyancy freqency  C     uStarSquare      :: square of friction velocity
67  C     RiNumber         - local Richardson number  C     verticalShear    :: (squared) vertical shear of horizontal velocity
68  C     KappaM           - (local) viscosity parameter (eq.10)  C     Nsquare          :: squared buoyancy freqency
69  C     KappaH           - (local) diffusivity parameter for temperature (eq.11)  C     RiNumber         :: local Richardson number
70  C     KappaE           - (local) diffusivity parameter for TKE (eq.15)  C     KappaM           :: (local) viscosity parameter (eq.10)
71  C     TKEdissipation   - dissipation of TKE  C     KappaH           :: (local) diffusivity parameter for temperature (eq.11)
72  C     GGL90mixingLength- mixing length of scheme following Banke+Delecuse  C     KappaE           :: (local) diffusivity parameter for TKE (eq.15)
73  C         rMixingLength- inverse of mixing length  C     TKEdissipation   :: dissipation of TKE
74  C     totalDepth       - thickness of water column (inverse of recip_Rcol)  C     GGL90mixingLength:: mixing length of scheme following Banke+Delecuse
75  C     TKEPrandtlNumber - here, an empirical function of the Richardson number  C         rMixingLength:: inverse of mixing length
76  C     rhoK, rhoKm1     - density at layer K and Km1 (relative to K)  C     totalDepth       :: thickness of water column (inverse of recip_Rcol)
77  C     gTKE             - right hand side of implicit equation  C     TKEPrandtlNumber :: here, an empirical function of the Richardson number
78        INTEGER iMin ,iMax ,jMin ,jMax        INTEGER iMin ,iMax ,jMin ,jMax
79        INTEGER I, J, K, Kp1, Km1, kSurf, kBottom        INTEGER i, j, k, kp1, km1, kSurf, kBottom
80        _RL     ab15, ab05        _RL     explDissFac, implDissFac
81        _RL     uStarSquare        _RL     uStarSquare
82        _RL     verticalShear        _RL     verticalShear
83        _RL     KappaM, KappaH        _RL     KappaM, KappaH
# Line 85  c     _RL     SQRTTKE Line 89  c     _RL     SQRTTKE
89        _RL     RiNumber        _RL     RiNumber
90        _RL     TKEdissipation        _RL     TKEdissipation
91        _RL     tempU, tempV, prTemp        _RL     tempU, tempV, prTemp
92        _RL     MaxLength        _RL     MaxLength, tmpmlx, tmpVisc
93        _RL     TKEPrandtlNumber (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     TKEPrandtlNumber (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
94        _RL     GGL90mixingLength(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     GGL90mixingLength(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
95        _RL         rMixingLength(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     rMixingLength    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
96          _RL     mxLength_Dn      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
97        _RL     KappaE           (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     KappaE           (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
       _RL     rhoK             (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL     rhoKm1           (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
98        _RL     totalDepth       (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL     totalDepth       (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
99        _RL     gTKE             (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     GGL90visctmp     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
100  C     tri-diagonal matrix  C-    tri-diagonal matrix
101        _RL     a(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     a3d(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
102        _RL     b(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     b3d(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
103        _RL     c(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL     c3d(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
104          INTEGER errCode
105  #ifdef ALLOW_GGL90_HORIZDIFF  #ifdef ALLOW_GGL90_HORIZDIFF
106  C     xA, yA   - area of lateral faces  C     xA, yA   :: area of lateral faces
107  C     dfx, dfy - diffusive flux across lateral faces  C     dfx, dfy :: diffusive flux across lateral faces
108    C     gTKE     :: right hand side of diffusion equation
109        _RL     xA (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL     xA (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
110        _RL     yA (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL     yA (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
111        _RL     dfx(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL     dfx(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
112        _RL     dfy(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL     dfy(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
113          _RL    gTKE(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
114  #endif /* ALLOW_GGL90_HORIZDIFF */  #endif /* ALLOW_GGL90_HORIZDIFF */
115  #ifdef ALLOW_GGL90_SMOOTH  #ifdef ALLOW_GGL90_SMOOTH
116        _RL p4, p8, p16, tmpdiffKrS        _RL p4, p8, p16
117        p4=0.25 _d 0        p4=0.25 _d 0
118        p8=0.125 _d 0        p8=0.125 _d 0
119        p16=0.0625 _d 0        p16=0.0625 _d 0
# Line 121  C     set separate time step (should be Line 127  C     set separate time step (should be
127        deltaTggl90 = dTtracerLev(1)        deltaTggl90 = dTtracerLev(1)
128    
129        kSurf = 1        kSurf = 1
130  C     implicit timestepping weights for dissipation  C     explicit/implicit timestepping weights for dissipation
131        ab15 =  1.5 _d 0        explDissFac = 0. _d 0
132        ab05 = -0.5 _d 0        implDissFac = 1. _d 0 - explDissFac
       ab15 =  1. _d 0  
       ab05 =  0. _d 0  
133    
134  C     Initialize local fields  C     Initialize local fields
135        DO K = 1, Nr        DO k = 1, Nr
136         DO J=1-Oly,sNy+Oly         DO j=1-OLy,sNy+OLy
137          DO I=1-Olx,sNx+Olx          DO i=1-OLx,sNx+OLx
138           gTKE(I,J,K)              = 0. _d 0           KappaE(i,j,k)            = 0. _d 0
139           KappaE(I,J,K)            = 0. _d 0           TKEPrandtlNumber(i,j,k)  = 1. _d 0
140           TKEPrandtlNumber(I,J,K)  = 0. _d 0           GGL90mixingLength(i,j,k) = GGL90mixingLengthMin
141           GGL90mixingLength(I,J,K) = GGL90mixingLengthMin           GGL90visctmp(i,j,k)      = 0. _d 0
142               rMixingLength(I,J,K) = 0. _d 0  #ifndef SOLVE_DIAGONAL_LOWMEMORY
143             a3d(i,j,k) = 0. _d 0
144             b3d(i,j,k) = 1. _d 0
145             c3d(i,j,k) = 0. _d 0
146    #endif
147          ENDDO          ENDDO
148         ENDDO         ENDDO
149        ENDDO        ENDDO
150        DO J=1-Oly,sNy+Oly        DO j=1-OLy,sNy+OLy
151         DO I=1-Olx,sNx+Olx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
152          rhoK    (I,J) = 0. _d 0          totalDepth(i,j)    = Ro_surf(i,j,bi,bj) - R_low(i,j,bi,bj)
153          rhoKm1  (I,J) = 0. _d 0          rMixingLength(i,j,1) = 0. _d 0
154          totalDepth(I,J) = Ro_surf(i,j,bi,bj) - R_low(i,j,bi,bj)          mxLength_Dn(i,j,1) = GGL90mixingLengthMin
155            SQRTTKE(i,j,1) = SQRT( GGL90TKE(i,j,1,bi,bj) )
156         ENDDO         ENDDO
157        ENDDO        ENDDO
158    
159  C     start k-loop  C     start k-loop
160        DO K = 2, Nr        DO k = 2, Nr
161         Km1 = K-1  c      km1 = k-1
162  c      Kp1 = MIN(Nr,K+1)  c      kp1 = MIN(Nr,k+1)
163         CALL FIND_RHO_2D(         DO j=jMin,jMax
164       I      iMin, iMax, jMin, jMax, K,          DO i=iMin,iMax
165       I      theta(1-OLx,1-OLy,Km1,bi,bj), salt(1-OLx,1-OLy,Km1,bi,bj),           SQRTTKE(i,j,k)=SQRT( GGL90TKE(i,j,k,bi,bj) )
166       O      rhoKm1,  
      I      Km1, bi, bj, myThid )  
   
        CALL FIND_RHO_2D(  
      I      iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I      theta(1-OLx,1-OLy,K,bi,bj), salt(1-OLx,1-OLy,K,bi,bj),  
      O      rhoK,  
      I      K, bi, bj, myThid )  
        DO J=jMin,jMax  
         DO I=iMin,iMax  
          SQRTTKE(i,j,k)=SQRT( GGL90TKE(I,J,K,bi,bj) )  
 C  
167  C     buoyancy frequency  C     buoyancy frequency
168  C           Nsquare(i,j,k) = gravity*gravitySign*recip_rhoConst
169           Nsquare(i,j,k) = - gravity*recip_rhoConst*recip_drC(K)       &                  * sigmaR(i,j,k)
      &        * ( rhoKm1(I,J) - rhoK(I,J) )*maskC(I,J,K,bi,bj)  
170  cC     vertical shear term (dU/dz)^2+(dV/dz)^2  cC     vertical shear term (dU/dz)^2+(dV/dz)^2
171  c         tempU= .5 _d 0*( uVel(I,J,Km1,bi,bj)+uVel(I+1,J,Km1,bi,bj)  c         tempU= .5 _d 0*( uVel(i,j,km1,bi,bj)+uVel(i+1,j,km1,bi,bj)
172  c     &                 -( uVel(I,J,K  ,bi,bj)+uVel(I+1,J,K  ,bi,bj)) )  c     &                 -( uVel(i,j,k  ,bi,bj)+uVel(i+1,j,k  ,bi,bj)) )
173  c     &        *recip_drC(K)  c     &        *recip_drC(k)
174  c         tempV= .5 _d 0*( vVel(I,J,Km1,bi,bj)+vVel(I,J+1,Km1,bi,bj)  c         tempV= .5 _d 0*( vVel(i,j,km1,bi,bj)+vVel(i,j+1,km1,bi,bj)
175  c     &                 -( vVel(I,J,K  ,bi,bj)+vVel(I,J+1,K  ,bi,bj)) )  c     &                 -( vVel(i,j,k  ,bi,bj)+vVel(i,j+1,k  ,bi,bj)) )
176  c     &        *recip_drC(K)  c     &        *recip_drC(k)
177  c         verticalShear = tempU*tempU + tempV*tempV  c         verticalShear = tempU*tempU + tempV*tempV
178  c         RiNumber   = MAX(Nsquare(i,j,k),0. _d 0)/(verticalShear+GGL90eps)  c         RiNumber   = MAX(Nsquare(i,j,k),0. _d 0)/(verticalShear+GGL90eps)
179  cC     compute Prandtl number (always greater than 0)  cC     compute Prandtl number (always greater than 0)
180  c         prTemp = 1. _d 0  c         prTemp = 1. _d 0
181  c         IF ( RiNumber .GE. 0.2 _d 0 ) prTemp = 5. _d 0 * RiNumber  c         IF ( RiNumber .GE. 0.2 _d 0 ) prTemp = 5. _d 0 * RiNumber
182  c         TKEPrandtlNumber(I,J,K) = MIN(10. _d 0,prTemp)  c         TKEPrandtlNumber(i,j,k) = MIN(10. _d 0,prTemp)
183  C     mixing length  C     mixing length
184           GGL90mixingLength(I,J,K) = SQRTTWO *           GGL90mixingLength(i,j,k) = SQRTTWO *
185       &        SQRTTKE(i,j,k)/SQRT( MAX(Nsquare(i,j,k),GGL90eps) )       &        SQRTTKE(i,j,k)/SQRT( MAX(Nsquare(i,j,k),GGL90eps) )
186          ENDDO          ENDDO
187         ENDDO         ENDDO
188        ENDDO        ENDDO
189    
190  C- Impose upper bound for mixing length (total depth)  C- ensure mixing between first and second level
191          IF (mxlSurfFlag) THEN
192           DO j=jMin,jMax
193            DO i=iMin,iMax
194             GGL90mixingLength(i,j,2)=drF(1)
195            ENDDO
196           ENDDO
197          ENDIF
198    
199    C- Impose upper and lower bound for mixing length
200        IF ( mxlMaxFlag .EQ. 0 ) THEN        IF ( mxlMaxFlag .EQ. 0 ) THEN
201    
202           DO k=2,Nr
203            DO j=jMin,jMax
204             DO i=iMin,iMax
205              MaxLength=totalDepth(i,j)
206              GGL90mixingLength(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
207         &                                   MaxLength)
208             ENDDO
209            ENDDO
210           ENDDO
211    
212         DO k=2,Nr         DO k=2,Nr
213          DO J=jMin,jMax          DO j=jMin,jMax
214           DO I=iMin,iMax           DO i=iMin,iMax
215            MaxLength=totalDepth(I,J)            GGL90mixingLength(i,j,k) = MAX(GGL90mixingLength(i,j,k),
216            GGL90mixingLength(I,J,K) = MIN(GGL90mixingLength(I,J,K),       &                                   GGL90mixingLengthMin)
217       &        MaxLength)            rMixingLength(i,j,k) = 1. _d 0 / GGL90mixingLength(i,j,k)
218           ENDDO           ENDDO
219          ENDDO          ENDDO
220         ENDDO         ENDDO
221    
222        ELSEIF ( mxlMaxFlag .EQ. 1 ) THEN        ELSEIF ( mxlMaxFlag .EQ. 1 ) THEN
223    
224         DO k=2,Nr         DO k=2,Nr
225          DO J=jMin,jMax          DO j=jMin,jMax
226           DO I=iMin,iMax           DO i=iMin,iMax
227            MaxLength=MIN(Ro_surf(I,J,bi,bj)-rF(k),rF(k)-R_low(I,J,bi,bj))            MaxLength=MIN(Ro_surf(i,j,bi,bj)-rF(k),rF(k)-R_low(i,j,bi,bj))
228  c         MaxLength=MAX(MaxLength,20. _d 0)  c         MaxLength=MAX(MaxLength,20. _d 0)
229            GGL90mixingLength(I,J,K) = MIN(GGL90mixingLength(I,J,K),            GGL90mixingLength(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
230       &        MaxLength)       &                                   MaxLength)
231             ENDDO
232            ENDDO
233           ENDDO
234    
235           DO k=2,Nr
236            DO j=jMin,jMax
237             DO i=iMin,iMax
238              GGL90mixingLength(i,j,k) = MAX(GGL90mixingLength(i,j,k),
239         &                                   GGL90mixingLengthMin)
240              rMixingLength(i,j,k) = 1. _d 0 / GGL90mixingLength(i,j,k)
241           ENDDO           ENDDO
242          ENDDO          ENDDO
243         ENDDO         ENDDO
244    
245        ELSEIF ( mxlMaxFlag .EQ. 2 ) THEN        ELSEIF ( mxlMaxFlag .EQ. 2 ) THEN
246    
247         DO k=2,Nr         DO k=2,Nr
248          DO J=jMin,jMax          DO j=jMin,jMax
249           DO I=iMin,iMax           DO i=iMin,iMax
250            GGL90mixingLength(I,J,K) = MIN(GGL90mixingLength(I,J,K),            GGL90mixingLength(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
251       &        GGL90mixingLength(I,J,K-1)+drF(k-1))       &        GGL90mixingLength(i,j,k-1)+drF(k-1))
252           ENDDO           ENDDO
253          ENDDO          ENDDO
254         ENDDO         ENDDO
255         DO J=jMin,jMax         DO j=jMin,jMax
256          DO I=iMin,iMax          DO i=iMin,iMax
257            GGL90mixingLength(I,J,Nr) = MIN(GGL90mixingLength(I,J,Nr),            GGL90mixingLength(i,j,Nr) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,Nr),
258       &       GGL90mixingLengthMin+drF(Nr))       &       GGL90mixingLengthMin+drF(Nr))
259          ENDDO          ENDDO
260         ENDDO         ENDDO
261         DO k=Nr-1,2,-1         DO k=Nr-1,2,-1
262          DO J=jMin,jMax          DO j=jMin,jMax
263           DO I=iMin,iMax           DO i=iMin,iMax
264            GGL90mixingLength(I,J,K) = MIN(GGL90mixingLength(I,J,K),            GGL90mixingLength(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
265       &        GGL90mixingLength(I,J,K+1)+drF(k))       &        GGL90mixingLength(i,j,k+1)+drF(k))
266           ENDDO           ENDDO
267          ENDDO          ENDDO
268         ENDDO         ENDDO
       ELSE  
        STOP 'GGL90_CALC: Wrong mxlMaxFlag (mixing lenght limit)'  
       ENDIF  
269    
270  C- Impose minimum mixing length (to avoid division by zero)         DO k=2,Nr
271        DO k=2,Nr          DO j=jMin,jMax
272         DO J=jMin,jMax           DO i=iMin,iMax
273          DO I=iMin,iMax            GGL90mixingLength(i,j,k) = MAX(GGL90mixingLength(i,j,k),
274           GGL90mixingLength(I,J,K) = MAX(GGL90mixingLength(I,J,K),       &                                   GGL90mixingLengthMin)
275       &        GGL90mixingLengthMin)            rMixingLength(i,j,k) = 1. _d 0 / GGL90mixingLength(i,j,k)
276           rMixingLength(I,J,K) = 1. _d 0 /GGL90mixingLength(I,J,K)           ENDDO
277          ENDDO          ENDDO
278         ENDDO         ENDDO
       ENDDO  
279    
280        DO k=2,Nr        ELSEIF ( mxlMaxFlag .EQ. 3 ) THEN
        Km1 = K-1  
        DO J=jMin,jMax  
         DO I=iMin,iMax  
 C     vertical shear term (dU/dz)^2+(dV/dz)^2  
          tempU= .5 _d 0*( uVel(I,J,Km1,bi,bj)+uVel(I+1,J,Km1,bi,bj)  
      &                 -( uVel(I,J,K  ,bi,bj)+uVel(I+1,J,K  ,bi,bj)) )  
      &        *recip_drC(K)  
          tempV= .5 _d 0*( vVel(I,J,Km1,bi,bj)+vVel(I,J+1,Km1,bi,bj)  
      &                 -( vVel(I,J,K  ,bi,bj)+vVel(I,J+1,K  ,bi,bj)) )  
      &        *recip_drC(K)  
          verticalShear = tempU*tempU + tempV*tempV  
          RiNumber = MAX(Nsquare(i,j,k),0. _d 0)/(verticalShear+GGL90eps)  
 C     compute Prandtl number (always greater than 0)  
          prTemp = 1. _d 0  
          IF ( RiNumber .GE. 0.2 _d 0 ) prTemp = 5. _d 0 * RiNumber  
          TKEPrandtlNumber(I,J,K) = MIN(10. _d 0,prTemp)  
281    
282  C     viscosity and diffusivity         DO k=2,Nr
283           KappaM = GGL90ck*GGL90mixingLength(I,J,K)*SQRTTKE(i,j,k)          DO j=jMin,jMax
284           KappaH = KappaM/TKEPrandtlNumber(I,J,K)           DO i=iMin,iMax
285              mxLength_Dn(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
286  C     Set a minium (= background) and maximum value       &        mxLength_Dn(i,j,k-1)+drF(k-1))
287           KappaM = MAX(KappaM,viscArNr(k))           ENDDO
288           KappaH = MAX(KappaH,diffKrNrT(k))          ENDDO
289           KappaM = MIN(KappaM,GGL90viscMax)         ENDDO
290           KappaH = MIN(KappaH,GGL90diffMax)         DO j=jMin,jMax
291            DO i=iMin,iMax
292  C     Mask land points and storage            GGL90mixingLength(i,j,Nr) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,Nr),
293           GGL90viscAr(I,J,K,bi,bj) = KappaM * maskC(I,J,K,bi,bj)       &       GGL90mixingLengthMin+drF(Nr))
294           GGL90diffKr(I,J,K,bi,bj) = KappaH * maskC(I,J,K,bi,bj)          ENDDO
295           KappaE(I,J,K) = GGL90alpha * GGL90viscAr(I,J,K,bi,bj)         ENDDO
296           DO k=Nr-1,2,-1
297            DO j=jMin,jMax
298             DO i=iMin,iMax
299              GGL90mixingLength(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
300         &        GGL90mixingLength(i,j,k+1)+drF(k))
301             ENDDO
302            ENDDO
303           ENDDO
304    
305  C     dissipation term         DO k=2,Nr
306           TKEdissipation = ab05*GGL90ceps          DO j=jMin,jMax
307       &        *SQRTTKE(i,j,k)*rMixingLength(I,J,K)           DO i=iMin,iMax
308       &        *GGL90TKE(I,J,K,bi,bj)            GGL90mixingLength(i,j,k) = MIN(GGL90mixingLength(i,j,k),
309  C     sum up contributions to form the right hand side       &                                  mxLength_Dn(i,j,k))
310           gTKE(I,J,K) = GGL90TKE(I,J,K,bi,bj)            tmpmlx = SQRT( GGL90mixingLength(i,j,k)*mxLength_Dn(i,j,k) )
311       &        + deltaTggl90*(            tmpmlx = MAX( tmpmlx, GGL90mixingLengthMin)
312       &        + KappaM*verticalShear            rMixingLength(i,j,k) = 1. _d 0 / tmpmlx
313       &        - KappaH*Nsquare(i,j,k)           ENDDO
      &        - TKEdissipation  
      &        )  
314          ENDDO          ENDDO
315         ENDDO         ENDDO
       ENDDO  
316    
317          ELSE
318           STOP 'GGL90_CALC: Wrong mxlMaxFlag (mixing length limit)'
319          ENDIF
320    
321    C- Impose minimum mixing length (to avoid division by zero)
322    c      DO k=2,Nr
323    c      DO j=jMin,jMax
324    c       DO i=iMin,iMax
325    c        GGL90mixingLength(i,j,k) = MAX(GGL90mixingLength(i,j,k),
326    c    &        GGL90mixingLengthMin)
327    c        rMixingLength(i,j,k) = 1. _d 0 /GGL90mixingLength(i,j,k)
328    c       ENDDO
329    c      ENDDO
330    c     ENDDO
331    
332          DO k=2,Nr
333           km1 = k-1
334    
335    #ifdef ALLOW_GGL90_HORIZDIFF
336           IF ( GGL90diffTKEh .GT. 0. _d 0 ) THEN
337  C     horizontal diffusion of TKE (requires an exchange in  C     horizontal diffusion of TKE (requires an exchange in
338  C      do_fields_blocking_exchanges)  C      do_fields_blocking_exchanges)
 #ifdef ALLOW_GGL90_HORIZDIFF  
       IF ( GGL90diffTKEh .GT. 0. _d 0 ) THEN  
        DO K=2,Nr  
339  C     common factors  C     common factors
340          DO j=1-Oly,sNy+Oly          DO j=1-OLy,sNy+OLy
341           DO i=1-Olx,sNx+Olx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
342            xA(i,j) = _dyG(i,j,bi,bj)            xA(i,j) = _dyG(i,j,bi,bj)
343       &         *drF(k)*_hFacW(i,j,k,bi,bj)       &         *drF(k)*_hFacW(i,j,k,bi,bj)
344            yA(i,j) = _dxG(i,j,bi,bj)            yA(i,j) = _dxG(i,j,bi,bj)
# Line 314  C     common factors Line 347  C     common factors
347          ENDDO          ENDDO
348  C     Compute diffusive fluxes  C     Compute diffusive fluxes
349  C     ... across x-faces  C     ... across x-faces
350          DO j=1-Oly,sNy+Oly          DO j=1-OLy,sNy+OLy
351           dfx(1-Olx,j)=0. _d 0           dfx(1-OLx,j)=0. _d 0
352           DO i=1-Olx+1,sNx+Olx           DO i=1-OLx+1,sNx+OLx
353            dfx(i,j) = -GGL90diffTKEh*xA(i,j)            dfx(i,j) = -GGL90diffTKEh*xA(i,j)
354       &      *_recip_dxC(i,j,bi,bj)       &      *_recip_dxC(i,j,bi,bj)
355       &      *(GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)-GGL90TKE(i-1,j,k,bi,bj))       &      *(GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)-GGL90TKE(i-1,j,k,bi,bj))
# Line 324  C     ... across x-faces Line 357  C     ... across x-faces
357           ENDDO           ENDDO
358          ENDDO          ENDDO
359  C     ... across y-faces  C     ... across y-faces
360          DO i=1-Olx,sNx+Olx          DO i=1-OLx,sNx+OLx
361           dfy(i,1-Oly)=0. _d 0           dfy(i,1-OLy)=0. _d 0
362          ENDDO          ENDDO
363          DO j=1-Oly+1,sNy+Oly          DO j=1-OLy+1,sNy+OLy
364           DO i=1-Olx,sNx+Olx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
365            dfy(i,j) = -GGL90diffTKEh*yA(i,j)            dfy(i,j) = -GGL90diffTKEh*yA(i,j)
366       &      *_recip_dyC(i,j,bi,bj)       &      *_recip_dyC(i,j,bi,bj)
367       &      *(GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)-GGL90TKE(i,j-1,k,bi,bj))       &      *(GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)-GGL90TKE(i,j-1,k,bi,bj))
# Line 338  C     ... across y-faces Line 371  C     ... across y-faces
371           ENDDO           ENDDO
372          ENDDO          ENDDO
373  C     Compute divergence of fluxes  C     Compute divergence of fluxes
374          DO j=1-Oly,sNy+Oly-1          DO j=1-OLy,sNy+OLy-1
375           DO i=1-Olx,sNx+Olx-1           DO i=1-OLx,sNx+OLx-1
376            gTKE(i,j,k)=gTKE(i,j,k)            gTKE(i,j) =
377       &   -_recip_hFacC(i,j,k,bi,bj)*recip_drF(k)*recip_rA(i,j,bi,bj)       &    -_recip_hFacC(i,j,k,bi,bj)*recip_drF(k)*recip_rA(i,j,bi,bj)
378       &         *( (dfx(i+1,j)-dfx(i,j))       &         *( (dfx(i+1,j)-dfx(i,j))
379       &           +(dfy(i,j+1)-dfy(i,j))       &           +(dfy(i,j+1)-dfy(i,j))
380       &           )       &          )
381           ENDDO           ENDDO
382          ENDDO          ENDDO
383  C       end of k-loop  C      end if GGL90diffTKEh .eq. 0.
384           ENDIF
385    #endif /* ALLOW_GGL90_HORIZDIFF */
386    
387           DO j=jMin,jMax
388            DO i=iMin,iMax
389    C     vertical shear term (dU/dz)^2+(dV/dz)^2
390             tempU= .5 _d 0*( uVel(i,j,km1,bi,bj)+uVel(i+1,j,km1,bi,bj)
391         &                 -( uVel(i,j,k  ,bi,bj)+uVel(i+1,j,k  ,bi,bj)) )
392         &        *recip_drC(k)
393             tempV= .5 _d 0*( vVel(i,j,km1,bi,bj)+vVel(i,j+1,km1,bi,bj)
394         &                 -( vVel(i,j,k  ,bi,bj)+vVel(i,j+1,k  ,bi,bj)) )
395         &        *recip_drC(k)
396             verticalShear = tempU*tempU + tempV*tempV
397             RiNumber = MAX(Nsquare(i,j,k),0. _d 0)/(verticalShear+GGL90eps)
398    C     compute Prandtl number (always greater than 0)
399             prTemp = 1. _d 0
400             IF ( RiNumber .GE. 0.2 _d 0 ) prTemp = 5. _d 0 * RiNumber
401             TKEPrandtlNumber(i,j,k) = MIN(10. _d 0,prTemp)
402    c         TKEPrandtlNumber(i,j,k) = 1. _d 0
403    
404    C     viscosity and diffusivity
405             KappaM = GGL90ck*GGL90mixingLength(i,j,k)*SQRTTKE(i,j,k)
406             GGL90visctmp(i,j,k) = MAX(KappaM,diffKrNrT(k))
407         &                            * maskC(i,j,k,bi,bj)
408    c        note: storing GGL90visctmp like this, and using it later to compute
409    c              GGL9rdiffKr etc. is robust in case of smoothing (e.g. see OPA)
410             KappaM = MAX(KappaM,viscArNr(k)) * maskC(i,j,k,bi,bj)
411             KappaH = KappaM/TKEPrandtlNumber(i,j,k)
412             KappaE(i,j,k) = GGL90alpha * KappaM * maskC(i,j,k,bi,bj)
413    
414    C     dissipation term
415             TKEdissipation = explDissFac*GGL90ceps
416         &        *SQRTTKE(i,j,k)*rMixingLength(i,j,k)
417         &        *GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)
418    C     partial update with sum of explicit contributions
419             GGL90TKE(i,j,k,bi,bj) = GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)
420         &        + deltaTggl90*(
421         &        + KappaM*verticalShear
422         &        - KappaH*Nsquare(i,j,k)
423         &        - TKEdissipation
424         &        )
425            ENDDO
426         ENDDO         ENDDO
427  C     end if GGL90diffTKEh .eq. 0.  
428        ENDIF  #ifdef ALLOW_GGL90_HORIZDIFF
429           IF ( GGL90diffTKEh .GT. 0. _d 0 ) THEN
430    C--    Add horiz. diffusion tendency
431            DO j=jMin,jMax
432             DO i=iMin,iMax
433              GGL90TKE(i,j,k,bi,bj) = GGL90TKE(i,j,k,bi,bj)
434         &                          + gTKE(i,j)*deltaTggl90
435             ENDDO
436            ENDDO
437           ENDIF
438  #endif /* ALLOW_GGL90_HORIZDIFF */  #endif /* ALLOW_GGL90_HORIZDIFF */
439    
440    C--   end of k loop
441          ENDDO
442    
443  C     ============================================  C     ============================================
444  C     Implicit time step to update TKE for k=1,Nr;  C     Implicit time step to update TKE for k=1,Nr;
445  C     TKE(Nr+1)=0 by default  C     TKE(Nr+1)=0 by default
# Line 361  C     set up matrix Line 448  C     set up matrix
448  C--   Lower diagonal  C--   Lower diagonal
449        DO j=jMin,jMax        DO j=jMin,jMax
450         DO i=iMin,iMax         DO i=iMin,iMax
451           a(i,j,1) = 0. _d 0           a3d(i,j,1) = 0. _d 0
452         ENDDO         ENDDO
453        ENDDO        ENDDO
454        DO k=2,Nr        DO k=2,Nr
455         km1=max(2,k-1)         km1=MAX(2,k-1)
456         DO j=jMin,jMax         DO j=jMin,jMax
457          DO i=iMin,iMax          DO i=iMin,iMax
458           a(i,j,k) = -deltaTggl90  C-    We keep recip_hFacC in the diffusive flux calculation,
459  c     &        *recip_drF(km1)*recip_hFacI(i,j,k,bi,bj)  C-    but no hFacC in TKE volume control
460    C-    No need for maskC(k-1) with recip_hFacC(k-1)
461             a3d(i,j,k) = -deltaTggl90
462       &        *recip_drF(k-1)*recip_hFacC(i,j,k-1,bi,bj)       &        *recip_drF(k-1)*recip_hFacC(i,j,k-1,bi,bj)
463       &        *.5 _d 0*(KappaE(i,j, k )+KappaE(i,j,km1))       &        *.5 _d 0*(KappaE(i,j, k )+KappaE(i,j,km1))
464       &        *recip_drC(k)*maskC(i,j,k,bi,bj)*maskC(i,j,k-1,bi,bj)       &        *recip_drC(k)*maskC(i,j,k,bi,bj)
465          ENDDO          ENDDO
466         ENDDO         ENDDO
467        ENDDO        ENDDO
468  C--   Upper diagonal  C--   Upper diagonal
469        DO j=jMin,jMax        DO j=jMin,jMax
470         DO i=iMin,iMax         DO i=iMin,iMax
471           c(i,j,1)  = 0. _d 0           c3d(i,j,1)  = 0. _d 0
472         ENDDO         ENDDO
473        ENDDO        ENDDO
474        DO k=2,Nr        DO k=2,Nr
475         DO j=jMin,jMax         DO j=jMin,jMax
476          DO i=iMin,iMax          DO i=iMin,iMax
477            kp1=min(klowC(i,j,bi,bj),k+1)            kp1=MAX(1,MIN(klowC(i,j,bi,bj),k+1))
478            c(i,j,k) = -deltaTggl90  C-    We keep recip_hFacC in the diffusive flux calculation,
479  c     &        *recip_drF( k )*recip_hFacI(i,j,k,bi,bj)  C-    but no hFacC in TKE volume control
480    C-    No need for maskC(k) with recip_hFacC(k)
481              c3d(i,j,k) = -deltaTggl90
482       &        *recip_drF( k ) * recip_hFacC(i,j,k,bi,bj)       &        *recip_drF( k ) * recip_hFacC(i,j,k,bi,bj)
483       &        *.5 _d 0*(KappaE(i,j,k)+KappaE(i,j,kp1))       &        *.5 _d 0*(KappaE(i,j,k)+KappaE(i,j,kp1))
484       &        *recip_drC(k)*maskC(i,j,k,bi,bj)*maskC(i,j,k-1,bi,bj)       &        *recip_drC(k)*maskC(i,j,k-1,bi,bj)
485          ENDDO          ENDDO
486         ENDDO         ENDDO
487        ENDDO        ENDDO
488  C--   Center diagonal  C--   Center diagonal
489        DO k=1,Nr        DO k=1,Nr
490           km1 = MAX(k-1,1)
491         DO j=jMin,jMax         DO j=jMin,jMax
492          DO i=iMin,iMax          DO i=iMin,iMax
493            b(i,j,k) = 1. _d 0 - c(i,j,k) - a(i,j,k)            b3d(i,j,k) = 1. _d 0 - c3d(i,j,k) - a3d(i,j,k)
494       &        + ab15*deltaTggl90*GGL90ceps*SQRT(GGL90TKE(I,J,K,bi,bj))       &        + implDissFac*deltaTggl90*GGL90ceps*SQRTTKE(i,j,k)
495       &        *rMixingLength(I,J,K)*maskC(i,j,k,bi,bj)       &        * rMixingLength(i,j,k)
496         &        * maskC(i,j,k,bi,bj)*maskC(i,j,km1,bi,bj)
497           ENDDO           ENDDO
498         ENDDO         ENDDO
499        ENDDO        ENDDO
500  C     end set up matrix  C     end set up matrix
501    
 C  
502  C     Apply boundary condition  C     Apply boundary condition
503  C        kp1 = MIN(Nr,kSurf+1)
504        DO J=jMin,jMax        DO j=jMin,jMax
505         DO I=iMin,iMax         DO i=iMin,iMax
506  C     estimate friction velocity uStar from surface forcing  C     estimate friction velocity uStar from surface forcing
507          uStarSquare = SQRT(          uStarSquare = SQRT(
508       &    ( .5 _d 0*( surfaceForcingU(I,  J,  bi,bj)       &    ( .5 _d 0*( surfaceForcingU(i,  j,  bi,bj)
509       &              + surfaceForcingU(I+1,J,  bi,bj) ) )**2       &              + surfaceForcingU(i+1,j,  bi,bj) ) )**2
510       &  + ( .5 _d 0*( surfaceForcingV(I,  J,  bi,bj)       &  + ( .5 _d 0*( surfaceForcingV(i,  j,  bi,bj)
511       &              + surfaceForcingV(I,  J+1,bi,bj) ) )**2       &              + surfaceForcingV(i,  j+1,bi,bj) ) )**2
512       &                     )       &                     )
513  C     Dirichlet surface boundary condition for TKE  C     Dirichlet surface boundary condition for TKE
514          gTKE(I,J,kSurf) = MAX(GGL90TKEsurfMin,GGL90m2*uStarSquare)          GGL90TKE(i,j,kSurf,bi,bj) = maskC(i,j,kSurf,bi,bj)
515       &                     *maskC(I,J,kSurf,bi,bj)       &           *MAX(GGL90TKEsurfMin,GGL90m2*uStarSquare)
516            GGL90TKE(i,j,kp1,bi,bj) = GGL90TKE(i,j,kp1,bi,bj)
517         &               - a3d(i,j,kp1)*GGL90TKE(i,j,kSurf,bi,bj)
518            a3d(i,j,kp1) = 0. _d 0
519  C     Dirichlet bottom boundary condition for TKE = GGL90TKEbottom  C     Dirichlet bottom boundary condition for TKE = GGL90TKEbottom
520          kBottom   = MAX(kLowC(I,J,bi,bj),1)          kBottom   = MAX(kLowC(i,j,bi,bj),1)
521          gTKE(I,J,kBottom) = gTKE(I,J,kBottom)          GGL90TKE(i,j,kBottom,bi,bj) = GGL90TKE(i,j,kBottom,bi,bj)
522       &                    - GGL90TKEbottom*c(I,J,kBottom)       &                              - GGL90TKEbottom*c3d(i,j,kBottom)
523          c(I,J,kBottom) = 0. _d 0          c3d(i,j,kBottom) = 0. _d 0
524         ENDDO         ENDDO
525        ENDDO        ENDDO
526  C  
527  C     solve tri-diagonal system, and store solution on gTKE (previously rhs)  C     solve tri-diagonal system
528  C        CALL SOLVE_TRIDIAGONAL( iMin,iMax, jMin,jMax,
529        CALL GGL90_SOLVE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I                        a3d, b3d, c3d,
530       I     a, b, c,       U                        GGL90TKE,
531       U     gTKE,       O                        errCode,
532       I     myThid )       I                        bi, bj, myThid )
533  C  
534  C     now update TKE        DO k=1,Nr
535  C         DO j=jMin,jMax
536        DO K=1,Nr          DO i=iMin,iMax
        DO J=jMin,jMax  
         DO I=iMin,iMax  
537  C     impose minimum TKE to avoid numerical undershoots below zero  C     impose minimum TKE to avoid numerical undershoots below zero
538           GGL90TKE(I,J,K,bi,bj) = MAX( gTKE(I,J,K), GGL90TKEmin )           GGL90TKE(i,j,k,bi,bj) = maskC(i,j,k,bi,bj)
539       &        * maskC(I,J,K,bi,bj)       &                  *MAX( GGL90TKE(i,j,k,bi,bj), GGL90TKEmin )
540          ENDDO          ENDDO
541         ENDDO         ENDDO
542        ENDDO        ENDDO
# Line 451  C     impose minimum TKE to avoid numeri Line 544  C     impose minimum TKE to avoid numeri
544  C     end of time step  C     end of time step
545  C     ===============================  C     ===============================
546    
547          DO k=2,Nr
548           DO j=1,sNy
549            DO i=1,sNx
550  #ifdef ALLOW_GGL90_SMOOTH  #ifdef ALLOW_GGL90_SMOOTH
551        DO K=1,Nr           tmpVisc=
        DO J=jMin,jMax  
         DO I=iMin,iMax  
          tmpdiffKrS=  
552       &  (       &  (
553       &   p4 *  GGL90viscAr(i  ,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i  ,j  ,bi,bj)       &   p4 *  GGL90visctmp(i  ,j  ,k) * mskCor(i  ,j  ,bi,bj)
554       &  +p8 *( GGL90viscAr(i-1,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj)       &  +p8 *( GGL90visctmp(i-1,j  ,k) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj)
555       &       + GGL90viscAr(i  ,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i  ,j-1,bi,bj)       &       + GGL90visctmp(i  ,j-1,k) * mskCor(i  ,j-1,bi,bj)
556       &       + GGL90viscAr(i+1,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i+1,j  ,bi,bj)       &       + GGL90visctmp(i+1,j  ,k) * mskCor(i+1,j  ,bi,bj)
557       &       + GGL90viscAr(i  ,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i  ,j+1,bi,bj))       &       + GGL90visctmp(i  ,j+1,k) * mskCor(i  ,j+1,bi,bj))
558       &  +p16*( GGL90viscAr(i+1,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i+1,j+1,bi,bj)       &  +p16*( GGL90visctmp(i+1,j+1,k) * mskCor(i+1,j+1,bi,bj)
559       &       + GGL90viscAr(i+1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i+1,j-1,bi,bj)       &       + GGL90visctmp(i+1,j-1,k) * mskCor(i+1,j-1,bi,bj)
560       &       + GGL90viscAr(i-1,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j+1,bi,bj)       &       + GGL90visctmp(i-1,j+1,k) * mskCor(i-1,j+1,bi,bj)
561       &       + GGL90viscAr(i-1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj))       &       + GGL90visctmp(i-1,j-1,k) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj))
562       &  )       &  )
563       & /(p4       & /(p4
564       &  +p8 *(       maskC(i-1,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj)       &  +p8 *(       maskC(i-1,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj)
# Line 477  C     =============================== Line 570  C     ===============================
570       &       +       maskC(i-1,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j+1,bi,bj)       &       +       maskC(i-1,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j+1,bi,bj)
571       &       +       maskC(i-1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj))       &       +       maskC(i-1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj))
572       &  )*maskC(i,j,k,bi,bj)*mskCor(i,j,bi,bj)       &  )*maskC(i,j,k,bi,bj)*mskCor(i,j,bi,bj)
573       &   /TKEPrandtlNumber(i,j,k)  #else
574           GGL90diffKrS(I,J,K,bi,bj)= MAX( tmpdiffKrS , diffKrNrT(k) )           tmpVisc = GGL90visctmp(i,j,k)
575    #endif
576             tmpVisc = MIN(tmpVisc/TKEPrandtlNumber(i,j,k),GGL90diffMax)
577             GGL90diffKr(i,j,k,bi,bj)= MAX( tmpVisc , diffKrNrT(k) )
578          ENDDO          ENDDO
579         ENDDO         ENDDO
580        ENDDO        ENDDO
581    
582          DO k=2,Nr
583           DO j=1,sNy
584            DO i=1,sNx+1
585    #ifdef ALLOW_GGL90_SMOOTH
586            tmpVisc =
587         & (
588         &   p4 *(GGL90visctmp(i  ,j  ,k) * mskCor(i  ,j  ,bi,bj)
589         &       +GGL90visctmp(i-1,j  ,k) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj))
590         &  +p8 *(GGL90visctmp(i-1,j-1,k) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj)
591         &       +GGL90visctmp(i-1,j+1,k) * mskCor(i-1,j+1,bi,bj)
592         &       +GGL90visctmp(i  ,j-1,k) * mskCor(i  ,j-1,bi,bj)
593         &       +GGL90visctmp(i  ,j+1,k) * mskCor(i  ,j+1,bi,bj))
594         &  )
595         & /(p4 * 2. _d 0
596         &  +p8 *(      maskC(i-1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj)
597         &       +      maskC(i-1,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j+1,bi,bj)
598         &       +      maskC(i  ,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i  ,j-1,bi,bj)
599         &       +      maskC(i  ,j+1,k,bi,bj) * mskCor(i  ,j+1,bi,bj))
600         &  )
601         &  *maskC(i  ,j,k,bi,bj)*mskCor(i  ,j,bi,bj)
602         &  *maskC(i-1,j,k,bi,bj)*mskCor(i-1,j,bi,bj)
603    #else
604            tmpVisc = _maskW(i,j,k,bi,bj) *
605         &                   (.5 _d 0*(GGL90visctmp(i,j,k)
606         &                            +GGL90visctmp(i-1,j,k))
607         &                   )
608    #endif
609            tmpVisc = MIN( tmpVisc , GGL90viscMax )
610            GGL90viscArU(i,j,k,bi,bj) = MAX( tmpVisc, viscArNr(k) )
611            ENDDO
612           ENDDO
613          ENDDO
614    
615          DO k=2,Nr
616           DO j=1,sNy+1
617            DO i=1,sNx
618    #ifdef ALLOW_GGL90_SMOOTH
619            tmpVisc =
620         & (
621         &   p4 *(GGL90visctmp(i  ,j  ,k) * mskCor(i  ,j  ,bi,bj)
622         &       +GGL90visctmp(i  ,j-1,k) * mskCor(i  ,j-1,bi,bj))
623         &  +p8 *(GGL90visctmp(i-1,j  ,k) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj)
624         &       +GGL90visctmp(i-1,j-1,k) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj)
625         &       +GGL90visctmp(i+1,j  ,k) * mskCor(i+1,j  ,bi,bj)
626         &       +GGL90visctmp(i+1,j-1,k) * mskCor(i+1,j-1,bi,bj))
627         &  )
628         & /(p4 * 2. _d 0
629         &  +p8 *(      maskC(i-1,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j  ,bi,bj)
630         &       +      maskC(i-1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i-1,j-1,bi,bj)
631         &       +      maskC(i+1,j  ,k,bi,bj) * mskCor(i+1,j  ,bi,bj)
632         &       +      maskC(i+1,j-1,k,bi,bj) * mskCor(i+1,j-1,bi,bj))
633         &  )
634         &   *maskC(i,j  ,k,bi,bj)*mskCor(i,j  ,bi,bj)
635         &   *maskC(i,j-1,k,bi,bj)*mskCor(i,j-1,bi,bj)
636    #else
637            tmpVisc = _maskS(i,j,k,bi,bj) *
638         &                   (.5 _d 0*(GGL90visctmp(i,j,k)
639         &                            +GGL90visctmp(i,j-1,k))
640         &                   )
641    
642  #endif  #endif
643            tmpVisc = MIN( tmpVisc , GGL90viscMax )
644            GGL90viscArV(i,j,k,bi,bj) = MAX( tmpVisc, viscArNr(k) )
645            ENDDO
646           ENDDO
647          ENDDO
648    
649  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
650        IF ( useDiagnostics ) THEN        IF ( useDiagnostics ) THEN
651           CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90TKE   ,'GGL90TKE',           CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90TKE   ,'GGL90TKE',
652       &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )       &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )
653           CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90viscAr,'GGL90Ar ',           CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90viscArU,'GGL90ArU',
654         &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )
655             CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90viscArV,'GGL90ArV',
656       &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )       &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )
657           CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90diffKr,'GGL90Kr ',           CALL DIAGNOSTICS_FILL( GGL90diffKr,'GGL90Kr ',
658       &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )       &                          0,Nr, 1, bi, bj, myThid )
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