<p><b>duda</b> 2010-11-03 12:27:30 -0600 (Wed, 03 Nov 2010)</p><p>BRANCH COMMIT<br>
<br>
Add new initialization core, init_nhyd_atmos, for non-hydrostatic model.<br>
This core only generates initial conditions, which can be used by the<br>
non-hydrostatic model by specifying test case 0 (use ICs from input file).<br>
<br>
The initialization core supports all of the test cases available in<br>
the non-hydrostatic model.<br>
<br>
<br>
A    src/core_init_nhyd_atmos<br>
A    src/core_init_nhyd_atmos/module_core.F<br>
A    src/core_init_nhyd_atmos/module_advection.F<br>
A    src/core_init_nhyd_atmos/module_test_cases.F<br>
A    src/core_init_nhyd_atmos/Registry<br>
A    src/core_init_nhyd_atmos/Makefile<br>
</p><hr noshade><pre><font color="gray">Added: branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/Makefile
===================================================================
--- branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/Makefile                                (rev 0)
+++ branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/Makefile        2010-11-03 18:27:30 UTC (rev 592)
@@ -0,0 +1,27 @@
+.SUFFIXES: .F .o
+
+OBJS = module_core.o \
+       module_test_cases.o \
+       module_advection.o
+
+all: core_hyd
+
+core_hyd: $(OBJS)
+        ar -ru libdycore.a $(OBJS)
+
+module_test_cases.o: module_advection.o
+
+module_advection.o: 
+
+module_core.o: module_advection.o module_test_cases.o
+
+clean:
+        $(RM) *.o *.mod *.f90 libdycore.a
+
+.F.o:
+        $(RM) $@ $*.mod
+        $(CPP) $(CPPFLAGS) $(CPPINCLUDES) $&lt; &gt; $*.f90
+        $(FC) $(FFLAGS) -c $*.f90 $(FCINCLUDES) -I../framework -I../operators
+
+.c.o:
+        $(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(CPPINCLUDES) -c $&lt;

Added: branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/Registry
===================================================================
--- branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/Registry                                (rev 0)
+++ branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/Registry        2010-11-03 18:27:30 UTC (rev 592)
@@ -0,0 +1,188 @@
+#
+# namelist  type  namelist_record  name  default_value
+#
+namelist integer   nhyd_model config_test_case            5
+namelist character nhyd_model config_time_integration     SRK3
+namelist real      nhyd_model config_dt                   172.8
+namelist integer   nhyd_model config_ntimesteps           7500
+namelist integer   nhyd_model config_output_interval      500
+namelist character nhyd_model config_horiz_mixing         2d_smagorinsky
+namelist real      nhyd_model config_h_mom_eddy_visc2     0.0
+namelist real      nhyd_model config_h_mom_eddy_visc4     0.0
+namelist real      nhyd_model config_v_mom_eddy_visc2     0.0
+namelist real      nhyd_model config_h_theta_eddy_visc2   0.0
+namelist real      nhyd_model config_h_theta_eddy_visc4   0.0
+namelist real      nhyd_model config_v_theta_eddy_visc2   0.0
+namelist integer   nhyd_model config_number_of_sub_steps  4
+namelist integer   nhyd_model config_w_adv_order          2
+namelist integer   nhyd_model config_theta_adv_order      2
+namelist integer   nhyd_model config_scalar_adv_order     2
+namelist integer   nhyd_model config_u_vadv_order         2
+namelist integer   nhyd_model config_w_vadv_order         2
+namelist integer   nhyd_model config_theta_vadv_order     2
+namelist integer   nhyd_model config_scalar_vadv_order    2
+namelist real      nhyd_model config_coef_3rd_order       1.0
+namelist logical   nhyd_model config_scalar_advection     true
+namelist logical   nhyd_model config_positive_definite    false
+namelist logical   nhyd_model config_monotonic            true
+namelist logical   nhyd_model config_mix_full             true
+namelist real      nhyd_model config_len_disp             0.
+namelist integer   nhyd_model config_mp_physics           0.
+namelist real      nhyd_model config_epssm                0.1
+namelist real      nhyd_model config_smdiv                0.1
+namelist integer   dimensions config_nvertlevels          26
+namelist character io         config_input_name           grid.nc
+namelist character io         config_output_name          output.nc
+namelist character io         config_restart_name         restart.nc
+namelist integer   restart    config_restart_interval     0
+namelist logical   restart    config_do_restart           false
+namelist real      restart    config_restart_time         172800.0
+
+#
+# dim  type  name_in_file  name_in_code
+#
+dim nCells nCells
+dim nEdges nEdges
+dim maxEdges maxEdges
+dim maxEdges2 maxEdges2
+dim nVertices nVertices
+dim TWO 2
+dim THREE 3
+dim vertexDegree vertexDegree
+dim FIFTEEN 15
+dim TWENTYONE 21
+dim R3 3
+dim nVertLevels namelist:config_nvertlevels
+dim nVertLevelsP1 nVertLevels+1
+
+#
+# var  type  name_in_file  ( dims )  iro-  name_in_code super-array array_class
+#
+var persistent real    xtime ( Time ) 2 o xtime state - -
+
+#  horizontal grid structure
+
+var persistent real    latCell ( nCells ) 0 io latCell mesh - -
+var persistent real    lonCell ( nCells ) 0 io lonCell mesh - -
+var persistent real    xCell ( nCells ) 0 io xCell mesh - -
+var persistent real    yCell ( nCells ) 0 io yCell mesh - -
+var persistent real    zCell ( nCells ) 0 io zCell mesh - -
+var persistent integer indexToCellID ( nCells ) 0 io indexToCellID mesh - -
+
+var persistent real    latEdge ( nEdges ) 0 io latEdge mesh - -
+var persistent real    lonEdge ( nEdges ) 0 io lonEdge mesh - -
+var persistent real    xEdge ( nEdges ) 0 io xEdge mesh - -
+var persistent real    yEdge ( nEdges ) 0 io yEdge mesh - -
+var persistent real    zEdge ( nEdges ) 0 io zEdge mesh - -
+var persistent integer indexToEdgeID ( nEdges ) 0 io indexToEdgeID mesh - -
+
+var persistent real    latVertex ( nVertices ) 0 io latVertex mesh - -
+var persistent real    lonVertex ( nVertices ) 0 io lonVertex mesh - -
+var persistent real    xVertex ( nVertices ) 0 io xVertex mesh - -
+var persistent real    yVertex ( nVertices ) 0 io yVertex mesh - -
+var persistent real    zVertex ( nVertices ) 0 io zVertex mesh - -
+var persistent integer indexToVertexID ( nVertices ) 0 io indexToVertexID mesh - -
+
+var persistent integer cellsOnEdge ( TWO nEdges ) 0 io cellsOnEdge mesh - -
+var persistent integer nEdgesOnCell ( nCells ) 0 io nEdgesOnCell mesh - -
+var persistent integer nEdgesOnEdge ( nEdges ) 0 io nEdgesOnEdge mesh - -
+var persistent integer edgesOnCell ( maxEdges nCells ) 0 io edgesOnCell mesh - -
+var persistent integer edgesOnEdge ( maxEdges2 nEdges ) 0 io edgesOnEdge mesh - -
+
+var persistent real    weightsOnEdge ( maxEdges2 nEdges ) 0 io weightsOnEdge mesh - -
+var persistent real    dvEdge ( nEdges ) 0 io dvEdge mesh - -
+var persistent real    dcEdge ( nEdges ) 0 io dcEdge mesh - -
+var persistent real    angleEdge ( nEdges ) 0 io angleEdge mesh - -
+var persistent real    areaCell ( nCells ) 0 io areaCell mesh - -
+var persistent real    areaTriangle ( nVertices ) 0 io areaTriangle mesh - -
+
+var persistent real    edgeNormalVectors ( R3 nEdges ) 0 io edgeNormalVectors mesh - -
+var persistent real    localVerticalUnitVectors ( R3 nCells ) 0 io localVerticalUnitVectors mesh - -
+var persistent real    cellTangentPlane ( R3 TWO nEdges ) 0 io cellTangentPlane mesh - -
+
+var persistent integer cellsOnCell ( maxEdges nCells ) 0 io cellsOnCell mesh - -
+var persistent integer verticesOnCell ( maxEdges nCells ) 0 io verticesOnCell mesh - -
+var persistent integer verticesOnEdge ( TWO nEdges ) 0 io verticesOnEdge mesh - -
+var persistent integer edgesOnVertex ( vertexDegree nVertices ) 0 io edgesOnVertex mesh - -
+var persistent integer cellsOnVertex ( vertexDegree nVertices ) 0 io cellsOnVertex mesh - -
+var persistent real    kiteAreasOnVertex ( vertexDegree nVertices ) 0 io kiteAreasOnVertex mesh - -
+var persistent real    fEdge ( nEdges ) 0 io fEdge mesh - -
+var persistent real    fVertex ( nVertices ) 0 io fVertex mesh - -
+
+# some solver scalar coefficients
+
+# coefficients for vertical extrapolation to the surface
+var persistent real    cf1 ( ) 0 io cf1 mesh - -
+var persistent real    cf2 ( ) 0 io cf2 mesh - -
+var persistent real    cf3 ( ) 0 io cf3 mesh - -
+
+# description of the vertical grid structure
+
+var persistent real    hx ( nVertLevelsP1 nCells ) 0 io hx mesh - -
+var persistent real    zgrid ( nVertLevelsP1 nCells ) 0 io zgrid mesh - -
+var persistent real    rdzw ( nVertLevels ) 0 io rdzw mesh - -
+var persistent real    dzu ( nVertLevels ) 0 io dzu mesh - -
+var persistent real    rdzu ( nVertLevels ) 0 io rdzu mesh - -
+var persistent real    fzm ( nVertLevels ) 0 io fzm mesh - -
+var persistent real    fzp ( nVertLevels ) 0 io fzp mesh - -
+var persistent real    zx ( nVertLevelsP1 nEdges ) 0 io zx mesh - -
+var persistent real    zz ( nVertLevelsP1 nCells ) 0 io zz mesh - -
+var persistent real    zf ( nVertLevelsP1 TWO nEdges ) 0 io zf mesh - -
+var persistent real    zf3 ( nVertLevelsP1 TWO nEdges ) 0 io zf3 mesh - -
+var persistent real    zb ( nVertLevelsP1 TWO nEdges ) 0 io zb mesh - -
+var persistent real    zb3 ( nVertLevelsP1 TWO nEdges ) 0 io zb3 mesh - -
+
+#  W-Rayleigh-damping coefficient
+
+var persistent real    dss ( nVertLevels nCells ) 0 io dss mesh - -
+
+# Prognostic variables: read from input, saved in restart, and written to output
+var persistent real    u ( nVertLevels nEdges Time ) 2 io u state - -
+var persistent real    w ( nVertLevelsP1 nCells Time ) 2 io w state - -
+var persistent real    rho ( nVertLevels nCells Time ) 2 io rho state - -
+var persistent real    theta ( nVertLevels nCells Time ) 2 io theta state - -
+var persistent real    qv ( nVertLevels nCells Time ) 2 io qv state scalars moist
+var persistent real    qc ( nVertLevels nCells Time ) 2 io qc state scalars moist
+var persistent real    qr ( nVertLevels nCells Time ) 2 io qr state scalars moist
+
+# state variables diagnosed from prognostic state
+var persistent real    pressure_p ( nVertLevels nCells Time ) 1 - pressure_p diag - -
+
+var persistent real    u_init ( nVertLevels ) 0 io u_init mesh - -
+var persistent real    t_init ( nVertLevels nCells ) 0 io t_init mesh - -
+var persistent real    qv_init ( nVertLevels ) 0 io qv_init mesh - -
+
+# Diagnostic fields: only written to output
+var persistent real    v ( nVertLevels nEdges Time ) 1 o v diag - -
+var persistent real    uReconstructX ( nVertLevels nCells Time ) 1 o uReconstructX diag - -
+var persistent real    uReconstructY ( nVertLevels nCells Time ) 1 o uReconstructY diag - -
+var persistent real    uReconstructZ ( nVertLevels nCells Time ) 1 o uReconstructZ diag - -
+var persistent real    uReconstructZonal ( nVertLevels nCells Time ) 1 o uReconstructZonal diag - -
+var persistent real    uReconstructMeridional ( nVertLevels nCells Time ) 1 o uReconstructMeridional diag - -
+
+var persistent real    exner ( nVertLevels nCells Time ) 1 - exner diag - -
+var persistent real    exner_base ( nVertLevels nCells Time ) 1 io exner_base diag - -
+var persistent real    rtheta_base ( nVertLevels nCells Time ) 1 - rtheta_base diag - -
+var persistent real    pressure_base ( nVertLevels nCells Time ) 1 io pressure_base diag - -
+var persistent real    rho_base ( nVertLevels nCells Time ) 1 io rho_base diag - -
+var persistent real    theta_base ( nVertLevels nCells Time ) 1 io theta_base diag - -
+
+var persistent real    cqw  ( nVertLevels nCells Time ) 1 - cqw diag - -
+
+#  coupled variables needed by the solver, but not output...
+var persistent real    ru ( nVertLevels nEdges Time ) 1 - ru diag - -
+var persistent real    rw ( nVertLevelsP1 nCells Time ) 1 - rw diag - -
+var persistent real    rtheta_p ( nVertLevels nCells Time ) 1 - rtheta_p diag - -
+var persistent real    rho_p ( nVertLevels nCells Time ) 1 - rho_p diag - -
+
+# Space needed for advection
+var persistent real    deriv_two ( FIFTEEN TWO nEdges ) 0 io deriv_two mesh - -
+var persistent integer advCells ( TWENTYONE nCells ) 0 io advCells mesh - -
+
+# Space needed for deformation calculation weights
+var persistent real    defc_a ( maxEdges nCells ) 0 io defc_a mesh - -
+var persistent real    defc_b ( maxEdges nCells ) 0 io defc_b mesh - -
+
+# Arrays required for reconstruction of velocity field
+var persistent real    coeffs_reconstruct ( R3 maxEdges nCells ) 0 io coeffs_reconstruct mesh - -
+

Added: branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_advection.F
===================================================================
--- branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_advection.F                                (rev 0)
+++ branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_advection.F        2010-11-03 18:27:30 UTC (rev 592)
@@ -0,0 +1,933 @@
+module advection
+
+   use grid_types
+   use configure
+   use constants
+
+
+   contains
+
+
+   subroutine initialize_advection_rk( grid )
+                                      
+!
+! compute the cell coefficients for the polynomial fit.
+! this is performed during setup for model integration.
+! WCS, 31 August 2009
+!
+      implicit none
+
+      type (mesh_type), intent(in) :: grid
+
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:,:), pointer :: deriv_two
+      integer, dimension(:,:), pointer :: advCells
+
+!  local variables
+
+      real (kind=RKIND), dimension(2, grid % nEdges) :: thetae
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nEdges) :: xe, ye
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nCells) :: theta_abs
+
+      real (kind=RKIND), dimension(25) :: xc, yc, zc ! cell center coordinates
+      real (kind=RKIND), dimension(25) :: thetav, thetat, dl_sphere
+      real (kind=RKIND) :: xm, ym, zm, dl, xec, yec, zec
+      real (kind=RKIND) :: thetae_tmp, xe_tmp, ye_tmp
+      real (kind=RKIND) :: xv1, xv2, yv1, yv2, zv1, zv2
+      integer :: i, j, k, ip1, ip2, m, n, ip1a, ii
+      integer :: iCell, iEdge
+      real (kind=RKIND) :: pii
+      real (kind=RKIND) :: x0, y0, x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4, x5, y5
+      real (kind=RKIND) :: pdx1, pdx2, pdx3, pdy1, pdy2, pdy3, dx1, dx2, dy1, dy2
+      real (kind=RKIND) :: angv1, angv2, dl1, dl2
+      real (kind=RKIND), dimension(25) :: dxe, dye, x2v, y2v, xp, yp
+      
+      real (kind=RKIND) :: amatrix(25,25), bmatrix(25,25), wmatrix(25,25)
+      real (kind=RKIND) :: length_scale
+      integer :: ma,na, cell_add, mw, nn
+      integer, dimension(25) :: cell_list
+
+
+      integer :: cell1, cell2
+      integer, parameter :: polynomial_order = 2
+!      logical, parameter :: debug = .true.
+      logical, parameter :: debug = .false.
+!      logical, parameter :: least_squares = .false.
+      logical, parameter :: least_squares = .true.
+      logical :: add_the_cell, do_the_cell
+
+      logical, parameter :: reset_poly = .true.
+
+      real (kind=RKIND) :: rcell, cos2t, costsint, sin2t
+      real (kind=RKIND), dimension(grid%maxEdges) :: angle_2d
+
+!---
+
+      pii = 2.*asin(1.0)
+
+      advCells =&gt; grid % advCells % array
+      deriv_two =&gt; grid % deriv_two % array
+      deriv_two(:,:,:) = 0.
+
+      do iCell = 1, grid % nCells !  is this correct? - we need first halo cell also...
+
+         cell_list(1) = iCell
+         do i=2, grid % nEdgesOnCell % array(iCell)+1
+            cell_list(i) = grid % CellsOnCell % array(i-1,iCell)
+         end do
+         n = grid % nEdgesOnCell % array(iCell) + 1
+
+         if ( polynomial_order &gt; 2 ) then
+            do i=2,grid % nEdgesOnCell % array(iCell) + 1
+               do j=1,grid % nEdgesOnCell % array ( cell_list(i) )
+                  cell_add = grid % CellsOnCell % array (j,cell_list(i))
+                  add_the_cell = .true.
+                  do k=1,n
+                     if ( cell_add == cell_list(k) ) add_the_cell = .false.
+                  end do
+                  if (add_the_cell) then
+                     n = n+1
+                     cell_list(n) = cell_add
+                  end if
+               end do
+            end do
+         end if

+         advCells(1,iCell) = n
+
+!  check to see if we are reaching outside the halo
+
+         do_the_cell = .true.
+         do i=1,n
+            if (cell_list(i) &gt; grid % nCells) do_the_cell = .false.
+         end do
+
+
+         if ( .not. do_the_cell ) cycle
+
+
+!  compute poynomial fit for this cell if all needed neighbors exist
+         if ( grid % on_a_sphere ) then
+
+            do i=1,n
+               advCells(i+1,iCell) = cell_list(i)
+               xc(i) = grid % xCell % array(advCells(i+1,iCell))/a
+               yc(i) = grid % yCell % array(advCells(i+1,iCell))/a
+               zc(i) = grid % zCell % array(advCells(i+1,iCell))/a
+            end do
+
+            theta_abs(iCell) =  pii/2. - sphere_angle( xc(1), yc(1), zc(1),  &amp;
+                                                       xc(2), yc(2), zc(2),  &amp;
+                                                       0.,    0.,    1.      ) 
+
+! angles from cell center to neighbor centers (thetav)
+
+            do i=1,n-1
+   
+               ip2 = i+2
+               if (ip2 &gt; n) ip2 = 2
+    
+               thetav(i) = sphere_angle( xc(1),   yc(1),   zc(1),    &amp;
+                                         xc(i+1), yc(i+1), zc(i+1),  &amp;
+                                         xc(ip2), yc(ip2), zc(ip2)   )
+
+               dl_sphere(i) = a*arc_length( xc(1),   yc(1),   zc(1),  &amp;
+                                            xc(i+1), yc(i+1), zc(i+1) )
+            end do
+
+            length_scale = 1.
+            do i=1,n-1
+               dl_sphere(i) = dl_sphere(i)/length_scale
+            end do
+
+!            thetat(1) = 0.  !  this defines the x direction, cell center 1 -&gt; 
+            thetat(1) = theta_abs(iCell)  !  this defines the x direction, longitude line
+            do i=2,n-1
+               thetat(i) = thetat(i-1) + thetav(i-1)
+            end do
+   
+            do i=1,n-1
+               xp(i) = cos(thetat(i)) * dl_sphere(i)
+               yp(i) = sin(thetat(i)) * dl_sphere(i)
+            end do
+
+         else     ! On an x-y plane
+
+            do i=1,n-1
+
+               angle_2d(i) = grid%angleEdge%array(grid % EdgesOnCell % array(i,iCell))
+               iEdge = grid % EdgesOnCell % array(i,iCell)
+               if ( iCell .ne. grid % CellsOnEdge % array(1,iEdge)) &amp;
+                  angle_2d(i) = angle_2d(i) - pii
+
+!               xp(i) = grid % xCell % array(cell_list(i)) - grid % xCell % array(iCell)
+!               yp(i) = grid % yCell % array(cell_list(i)) - grid % yCell % array(iCell)
+
+               xp(i) = grid % dcEdge % array(grid % EdgesOnCell % array(i,iCell)) * cos(angle_2d(i))
+               yp(i) = grid % dcEdge % array(grid % EdgesOnCell % array(i,iCell)) * sin(angle_2d(i))
+
+            end do
+
+         end if
+
+
+         ma = n-1
+         mw = grid % nEdgesOnCell % array (iCell)
+
+         bmatrix = 0.
+         amatrix = 0.
+         wmatrix = 0.
+
+         if (polynomial_order == 2) then
+            na = 6
+            ma = ma+1
+  
+            amatrix(1,1) = 1.
+            wmatrix(1,1) = 1.
+            do i=2,ma
+               amatrix(i,1) = 1.
+               amatrix(i,2) = xp(i-1)
+               amatrix(i,3) = yp(i-1)
+               amatrix(i,4) = xp(i-1)**2
+               amatrix(i,5) = xp(i-1) * yp(i-1)
+               amatrix(i,6) = yp(i-1)**2
+   
+               wmatrix(i,i) = 1.
+            end do

+         else if (polynomial_order == 3) then
+            na = 10
+            ma = ma+1
+  
+            amatrix(1,1) = 1.
+            wmatrix(1,1) = 1.
+            do i=2,ma
+               amatrix(i,1) = 1.
+               amatrix(i,2) = xp(i-1)
+               amatrix(i,3) = yp(i-1)
+   
+               amatrix(i,4) = xp(i-1)**2
+               amatrix(i,5) = xp(i-1) * yp(i-1)
+               amatrix(i,6) = yp(i-1)**2
+   
+               amatrix(i,7) = xp(i-1)**3
+               amatrix(i,8) = yp(i-1) * (xp(i-1)**2)
+               amatrix(i,9) = xp(i-1) * (yp(i-1)**2)
+               amatrix(i,10) = yp(i-1)**3
+   
+               wmatrix(i,i) = 1.

+            end do
+
+         else
+            na = 15
+            ma = ma+1
+  
+            amatrix(1,1) = 1.
+            wmatrix(1,1) = 1.
+            do i=2,ma
+               amatrix(i,1) = 1.
+               amatrix(i,2) = xp(i-1)
+               amatrix(i,3) = yp(i-1)
+   
+               amatrix(i,4) = xp(i-1)**2
+               amatrix(i,5) = xp(i-1) * yp(i-1)
+               amatrix(i,6) = yp(i-1)**2
+   
+               amatrix(i,7) = xp(i-1)**3
+               amatrix(i,8) = yp(i-1) * (xp(i-1)**2)
+               amatrix(i,9) = xp(i-1) * (yp(i-1)**2)
+               amatrix(i,10) = yp(i-1)**3
+   
+               amatrix(i,11) = xp(i-1)**4
+               amatrix(i,12) = yp(i-1) * (xp(i-1)**3)
+               amatrix(i,13) = (xp(i-1)**2)*(yp(i-1)**2)
+               amatrix(i,14) = xp(i-1) * (yp(i-1)**3)
+               amatrix(i,15) = yp(i-1)**4
+   
+               wmatrix(i,i) = 1.
+  
+            end do

+            do i=1,mw
+               wmatrix(i,i) = 1.
+            end do

+         end if

+         call poly_fit_2( amatrix, bmatrix, wmatrix, ma, na, 25 )
+
+         do i=1,grid % nEdgesOnCell % array (iCell)
+            ip1 = i+1
+            if (ip1 &gt; n-1) ip1 = 1
+  
+            iEdge = grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)
+            xv1 = grid % xVertex % array(grid % verticesOnEdge % array (1,iedge))/a
+            yv1 = grid % yVertex % array(grid % verticesOnEdge % array (1,iedge))/a
+            zv1 = grid % zVertex % array(grid % verticesOnEdge % array (1,iedge))/a
+            xv2 = grid % xVertex % array(grid % verticesOnEdge % array (2,iedge))/a
+            yv2 = grid % yVertex % array(grid % verticesOnEdge % array (2,iedge))/a
+            zv2 = grid % zVertex % array(grid % verticesOnEdge % array (2,iedge))/a
+  
+            if ( grid % on_a_sphere ) then
+               call arc_bisect( xv1, yv1, zv1,  &amp;
+                                xv2, yv2, zv2,  &amp;
+                                xec, yec, zec   )
+  
+               thetae_tmp = sphere_angle( xc(1),   yc(1),   zc(1),    &amp;
+                                          xc(i+1), yc(i+1), zc(i+1),  &amp;
+                                          xec,     yec,     zec       )
+               thetae_tmp = thetae_tmp + thetat(i)
+               if (iCell == grid % cellsOnEdge % array(1,iEdge)) then
+                  thetae(1,grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)) = thetae_tmp
+               else
+                  thetae(2,grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)) = thetae_tmp
+               end if
+!            else
+!
+!               xe(grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)) = 0.5 * (xv1 + xv2)
+!               ye(grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)) = 0.5 * (yv1 + yv2)
+
+            end if
+  
+         end do
+
+!  fill second derivative stencil for rk advection 
+
+         do i=1, grid % nEdgesOnCell % array (iCell)
+            iEdge = grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)
+  
+  
+            if ( grid % on_a_sphere ) then
+               if (iCell == grid % cellsOnEdge % array(1,iEdge)) then
+  
+                  cos2t = cos(thetae(1,grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)))
+                  sin2t = sin(thetae(1,grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)))
+                  costsint = cos2t*sin2t
+                  cos2t = cos2t**2
+                  sin2t = sin2t**2
+   
+                  do j=1,n
+                     deriv_two(j,1,iEdge) =   2.*cos2t*bmatrix(4,j)  &amp;
+                                            + 2.*costsint*bmatrix(5,j)  &amp;
+                                            + 2.*sin2t*bmatrix(6,j)
+                  end do
+               else
+     
+                  cos2t = cos(thetae(2,grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)))
+                  sin2t = sin(thetae(2,grid % EdgesOnCell % array (i,iCell)))
+                  costsint = cos2t*sin2t
+                  cos2t = cos2t**2
+                  sin2t = sin2t**2
+      
+                  do j=1,n
+                     deriv_two(j,2,iEdge) =   2.*cos2t*bmatrix(4,j)  &amp;
+                                            + 2.*costsint*bmatrix(5,j)  &amp;
+                                            + 2.*sin2t*bmatrix(6,j)
+                  end do
+               end if
+
+            else
+
+               cos2t = cos(angle_2d(i))
+               sin2t = sin(angle_2d(i))
+               costsint = cos2t*sin2t
+               cos2t = cos2t**2
+               sin2t = sin2t**2
+
+!               do j=1,n
+!
+!                  deriv_two(j,1,iEdge) =   2.*xe(iEdge)*xe(iEdge)*bmatrix(4,j)  &amp;
+!                                         + 2.*xe(iEdge)*ye(iEdge)*bmatrix(5,j)  &amp;
+!                                         + 2.*ye(iEdge)*ye(iEdge)*bmatrix(6,j)
+!               end do
+
+               if (iCell == grid % cellsOnEdge % array(1,iEdge)) then
+                  do j=1,n
+                     deriv_two(j,1,iEdge) =   2.*cos2t*bmatrix(4,j)  &amp;
+                                            + 2.*costsint*bmatrix(5,j)  &amp;
+                                            + 2.*sin2t*bmatrix(6,j)
+                  end do
+               else
+                  do j=1,n
+                     deriv_two(j,2,iEdge) =   2.*cos2t*bmatrix(4,j)  &amp;
+                                            + 2.*costsint*bmatrix(5,j)  &amp;
+                                            + 2.*sin2t*bmatrix(6,j)
+                  end do
+               end if
+
+            end if
+         end do

+      end do ! end of loop over cells
+
+      if (debug) stop
+
+
+!      write(0,*) ' check for deriv2 coefficients, iEdge 4 '
+!
+!      iEdge = 4
+!      j = 1
+!      iCell = grid % cellsOnEdge % array(1,iEdge)
+!      write(0,*) ' j, icell, coef ',j,iCell,deriv_two(j,1,iEdge)
+!      do j=2,7
+!         write(0,*) ' j, icell, coef ',j,grid % CellsOnCell % array(j-1,iCell),deriv_two(j,1,iEdge)
+!      end do
+!
+!      j = 1
+!      iCell = grid % cellsOnEdge % array(2,iEdge)
+!      write(0,*) ' j, icell, coef ',j,iCell,deriv_two(j,2,iEdge)
+!      do j=2,7
+!         write(0,*) ' j, icell, coef ',j,grid % CellsOnCell % array(j-1,iCell),deriv_two(j,2,iEdge)
+!      end do
+!      stop
+
+   end subroutine initialize_advection_rk
+
+
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! FUNCTION SPHERE_ANGLE
+   !
+   ! Computes the angle between arcs AB and AC, given points A, B, and C
+   ! Equation numbers w.r.t. http://mathworld.wolfram.com/SphericalTrigonometry.html
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   real function sphere_angle(ax, ay, az, bx, by, bz, cx, cy, cz)
+   
+      implicit none
+   
+      real (kind=RKIND), intent(in) :: ax, ay, az, bx, by, bz, cx, cy, cz
+   
+      real (kind=RKIND) :: a, b, c          ! Side lengths of spherical triangle ABC
+   
+      real (kind=RKIND) :: ABx, ABy, ABz    ! The components of the vector AB
+      real (kind=RKIND) :: mAB              ! The magnitude of AB
+      real (kind=RKIND) :: ACx, ACy, ACz    ! The components of the vector AC
+      real (kind=RKIND) :: mAC              ! The magnitude of AC
+   
+      real (kind=RKIND) :: Dx               ! The i-components of the cross product AB x AC
+      real (kind=RKIND) :: Dy               ! The j-components of the cross product AB x AC
+      real (kind=RKIND) :: Dz               ! The k-components of the cross product AB x AC
+   
+      real (kind=RKIND) :: s                ! Semiperimeter of the triangle
+      real (kind=RKIND) :: sin_angle
+   
+      a = acos(max(min(bx*cx + by*cy + bz*cz,1.0),-1.0))      ! Eqn. (3)
+      b = acos(max(min(ax*cx + ay*cy + az*cz,1.0),-1.0))      ! Eqn. (2)
+      c = acos(max(min(ax*bx + ay*by + az*bz,1.0),-1.0))      ! Eqn. (1)
+   
+      ABx = bx - ax
+      ABy = by - ay
+      ABz = bz - az
+   
+      ACx = cx - ax
+      ACy = cy - ay
+      ACz = cz - az
+   
+      Dx =   (ABy * ACz) - (ABz * ACy)
+      Dy = -((ABx * ACz) - (ABz * ACx))
+      Dz =   (ABx * ACy) - (ABy * ACx)
+   
+      s = 0.5*(a + b + c)
+!      sin_angle = sqrt((sin(s-b)*sin(s-c))/(sin(b)*sin(c)))   ! Eqn. (28)
+      sin_angle = sqrt(min(1.,max(0.,(sin(s-b)*sin(s-c))/(sin(b)*sin(c)))))   ! Eqn. (28)
+   
+      if ((Dx*ax + Dy*ay + Dz*az) &gt;= 0.0) then
+         sphere_angle =  2.0 * asin(max(min(sin_angle,1.0),-1.0))
+      else
+         sphere_angle = -2.0 * asin(max(min(sin_angle,1.0),-1.0))
+      end if
+   
+   end function sphere_angle
+   
+
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! FUNCTION PLANE_ANGLE
+   !
+   ! Computes the angle between vectors AB and AC, given points A, B, and C, and
+   !   a vector (u,v,w) normal to the plane.
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   real function plane_angle(ax, ay, az, bx, by, bz, cx, cy, cz, u, v, w)
+   
+      implicit none
+   
+      real (kind=RKIND), intent(in) :: ax, ay, az, bx, by, bz, cx, cy, cz, u, v, w
+   
+      real (kind=RKIND) :: ABx, ABy, ABz    ! The components of the vector AB
+      real (kind=RKIND) :: mAB              ! The magnitude of AB
+      real (kind=RKIND) :: ACx, ACy, ACz    ! The components of the vector AC
+      real (kind=RKIND) :: mAC              ! The magnitude of AC
+   
+      real (kind=RKIND) :: Dx               ! The i-components of the cross product AB x AC
+      real (kind=RKIND) :: Dy               ! The j-components of the cross product AB x AC
+      real (kind=RKIND) :: Dz               ! The k-components of the cross product AB x AC
+   
+      real (kind=RKIND) :: cos_angle
+   
+      ABx = bx - ax
+      ABy = by - ay
+      ABz = bz - az
+      mAB = sqrt(ABx**2.0 + ABy**2.0 + ABz**2.0)
+   
+      ACx = cx - ax
+      ACy = cy - ay
+      ACz = cz - az
+      mAC = sqrt(ACx**2.0 + ACy**2.0 + ACz**2.0)
+   
+   
+      Dx =   (ABy * ACz) - (ABz * ACy)
+      Dy = -((ABx * ACz) - (ABz * ACx))
+      Dz =   (ABx * ACy) - (ABy * ACx)
+   
+      cos_angle = (ABx*ACx + ABy*ACy + ABz*ACz) / (mAB * mAC)
+   
+      if ((Dx*u + Dy*v + Dz*w) &gt;= 0.0) then
+         plane_angle =  acos(max(min(cos_angle,1.0),-1.0))
+      else
+         plane_angle = -acos(max(min(cos_angle,1.0),-1.0))
+      end if
+   
+   end function plane_angle
+
+
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! FUNCTION ARC_LENGTH
+   !
+   ! Returns the length of the great circle arc from A=(ax, ay, az) to 
+   !    B=(bx, by, bz). It is assumed that both A and B lie on the surface of the
+   !    same sphere centered at the origin.
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   real function arc_length(ax, ay, az, bx, by, bz)
+   
+      implicit none
+   
+      real (kind=RKIND), intent(in) :: ax, ay, az, bx, by, bz
+   
+      real (kind=RKIND) :: r, c
+      real (kind=RKIND) :: cx, cy, cz
+   
+      cx = bx - ax
+      cy = by - ay
+      cz = bz - az
+
+!      r = ax*ax + ay*ay + az*az
+!      c = cx*cx + cy*cy + cz*cz
+!
+!      arc_length = sqrt(r) * acos(1.0 - c/(2.0*r))
+
+      r = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az)
+      c = sqrt(cx*cx + cy*cy + cz*cz)
+!      arc_length = sqrt(r) * 2.0 * asin(c/(2.0*r))
+      arc_length = r * 2.0 * asin(c/(2.0*r))
+
+   end function arc_length
+   
+   
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! SUBROUTINE ARC_BISECT
+   !
+   ! Returns the point C=(cx, cy, cz) that bisects the great circle arc from
+   !   A=(ax, ay, az) to B=(bx, by, bz). It is assumed that A and B lie on the
+   !   surface of a sphere centered at the origin.
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   subroutine arc_bisect(ax, ay, az, bx, by, bz, cx, cy, cz)
+   
+      implicit none
+   
+      real (kind=RKIND), intent(in) :: ax, ay, az, bx, by, bz
+      real (kind=RKIND), intent(out) :: cx, cy, cz
+   
+      real (kind=RKIND) :: r           ! Radius of the sphere
+      real (kind=RKIND) :: d           
+   
+      r = sqrt(ax*ax + ay*ay + az*az)
+   
+      cx = 0.5*(ax + bx)
+      cy = 0.5*(ay + by)
+      cz = 0.5*(az + bz)
+   
+      if (cx == 0. .and. cy == 0. .and. cz == 0.) then
+         write(0,*) 'Error: arc_bisect: A and B are diametrically opposite'
+      else
+         d = sqrt(cx*cx + cy*cy + cz*cz)
+         cx = r * cx / d
+         cy = r * cy / d
+         cz = r * cz / d
+      end if
+   
+   end subroutine arc_bisect
+
+
+   subroutine poly_fit_2(a_in,b_out,weights_in,m,n,ne)
+
+      implicit none
+
+      integer, intent(in) :: m,n,ne
+      real (kind=RKIND), dimension(ne,ne), intent(in) :: a_in, weights_in
+      real (kind=RKIND), dimension(ne,ne), intent(out) :: b_out
+   
+      ! local storage
+   
+      real (kind=RKIND), dimension(m,n)  :: a
+      real (kind=RKIND), dimension(n,m)  :: b
+      real (kind=RKIND), dimension(m,m)  :: w,wt,h
+      real (kind=RKIND), dimension(n,m)  :: at, ath
+      real (kind=RKIND), dimension(n,n)  :: ata, ata_inv, atha, atha_inv
+      integer, dimension(n) :: indx
+      integer :: i,j
+   
+      if ( (ne&lt;n) .or. (ne&lt;m) ) then
+         write(6,*) ' error in poly_fit_2 inversion ',m,n,ne
+         stop
+      end if
+   
+!      a(1:m,1:n) = a_in(1:n,1:m) 
+      a(1:m,1:n) = a_in(1:m,1:n)
+      w(1:m,1:m) = weights_in(1:m,1:m) 
+      b_out(:,:) = 0.   
+
+      wt = transpose(w)
+      h = matmul(wt,w)
+      at = transpose(a)
+      ath = matmul(at,h)
+      atha = matmul(ath,a)
+      
+      ata = matmul(at,a)
+
+!      if (m == n) then
+!         call migs(a,n,b,indx)
+!      else
+
+         call migs(atha,n,atha_inv,indx)
+
+         b = matmul(atha_inv,ath)
+
+!         call migs(ata,n,ata_inv,indx)
+!         b = matmul(ata_inv,at)
+!      end if
+      b_out(1:n,1:m) = b(1:n,1:m)
+
+!     do i=1,n
+!        write(6,*) ' i, indx ',i,indx(i)
+!     end do
+!
+!     write(6,*) ' '
+
+   end subroutine poly_fit_2
+
+
+! Updated 10/24/2001.
+!
+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!   Program 4.4   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+!
+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+!                                                                       !
+! Please Note:                                                          !
+!                                                                       !
+! (1) This computer program is written by Tao Pang in conjunction with  !
+!     his book, &quot;An Introduction to Computational Physics,&quot; published   !
+!     by Cambridge University Press in 1997.                            !
+!                                                                       !
+! (2) No warranties, express or implied, are made for this program.     !
+!                                                                       !
+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+!
+SUBROUTINE MIGS (A,N,X,INDX)
+!
+! Subroutine to invert matrix A(N,N) with the inverse stored
+! in X(N,N) in the output.  Copyright (c) Tao Pang 2001.
+!
+  IMPLICIT NONE
+  INTEGER, INTENT (IN) :: N
+  INTEGER :: I,J,K
+  INTEGER, INTENT (OUT), DIMENSION (N) :: INDX
+  REAL (kind=RKIND), INTENT (INOUT), DIMENSION (N,N):: A
+  REAL (kind=RKIND), INTENT (OUT), DIMENSION (N,N):: X
+  REAL (kind=RKIND), DIMENSION (N,N) :: B
+!
+  DO I = 1, N
+    DO J = 1, N
+      B(I,J) = 0.0
+    END DO
+  END DO
+  DO I = 1, N
+    B(I,I) = 1.0
+  END DO
+!
+  CALL ELGS (A,N,INDX)
+!
+  DO I = 1, N-1
+    DO J = I+1, N
+      DO K = 1, N
+        B(INDX(J),K) = B(INDX(J),K)-A(INDX(J),I)*B(INDX(I),K)
+      END DO
+    END DO
+  END DO
+!
+  DO I = 1, N
+    X(N,I) = B(INDX(N),I)/A(INDX(N),N)
+    DO J = N-1, 1, -1
+      X(J,I) = B(INDX(J),I)
+      DO K = J+1, N
+        X(J,I) = X(J,I)-A(INDX(J),K)*X(K,I)
+      END DO
+      X(J,I) =  X(J,I)/A(INDX(J),J)
+    END DO
+  END DO
+END SUBROUTINE MIGS
+
+
+SUBROUTINE ELGS (A,N,INDX)
+!
+! Subroutine to perform the partial-pivoting Gaussian elimination.
+! A(N,N) is the original matrix in the input and transformed matrix
+! plus the pivoting element ratios below the diagonal in the output.
+! INDX(N) records the pivoting order.  Copyright (c) Tao Pang 2001.
+!
+  IMPLICIT NONE
+  INTEGER, INTENT (IN) :: N
+  INTEGER :: I,J,K,ITMP
+  INTEGER, INTENT (OUT), DIMENSION (N) :: INDX
+  REAL (kind=RKIND) :: C1,PI,PI1,PJ
+  REAL (kind=RKIND), INTENT (INOUT), DIMENSION (N,N) :: A
+  REAL (kind=RKIND), DIMENSION (N) :: C
+!
+! Initialize the index
+!
+  DO I = 1, N
+    INDX(I) = I
+  END DO
+!
+! Find the rescaling factors, one from each row
+!
+  DO I = 1, N
+    C1= 0.0
+    DO J = 1, N
+      C1 = AMAX1(C1,ABS(A(I,J)))
+    END DO
+    C(I) = C1
+  END DO
+!
+! Search the pivoting (largest) element from each column
+!
+  DO J = 1, N-1
+    PI1 = 0.0
+    DO I = J, N
+      PI = ABS(A(INDX(I),J))/C(INDX(I))
+      IF (PI.GT.PI1) THEN
+        PI1 = PI
+        K   = I
+      ENDIF
+    END DO
+!
+! Interchange the rows via INDX(N) to record pivoting order
+!
+    ITMP    = INDX(J)
+    INDX(J) = INDX(K)
+    INDX(K) = ITMP
+    DO I = J+1, N
+      PJ  = A(INDX(I),J)/A(INDX(J),J)
+!
+! Record pivoting ratios below the diagonal
+!
+      A(INDX(I),J) = PJ
+!
+! Modify other elements accordingly
+!
+      DO K = J+1, N
+        A(INDX(I),K) = A(INDX(I),K)-PJ*A(INDX(J),K)
+      END DO
+    END DO
+  END DO
+!
+END SUBROUTINE ELGS
+
+!-------------------------------------------------------------
+
+   subroutine initialize_deformation_weights( grid )
+                                      
+!
+! compute the cell coefficients for the deformation calculations
+! WCS, 13 July 2010
+!
+      implicit none
+
+      type (mesh_type), intent(in) :: grid
+
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: defc_a, defc_b
+      integer, dimension(:,:), pointer :: cellsOnEdge, edgesOnCell
+
+!  local variables
+
+      real (kind=RKIND), dimension(2, grid % nEdges) :: thetae
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nEdges) :: xe, ye
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nCells) :: theta_abs
+
+      real (kind=RKIND), dimension(25) :: xc, yc, zc ! cell center coordinates
+      real (kind=RKIND), dimension(25) :: thetav, thetat, dl_sphere
+      real (kind=RKIND) :: xm, ym, zm, dl, xec, yec, zec
+      real (kind=RKIND) :: thetae_tmp, xe_tmp, ye_tmp
+      real (kind=RKIND) :: xv1, xv2, yv1, yv2, zv1, zv2
+      integer :: i, j, k, ip1, ip2, m, n, ip1a, ii
+      integer :: iCell, iEdge
+      real (kind=RKIND) :: pii
+      real (kind=RKIND) :: x0, y0, x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4, x5, y5
+      real (kind=RKIND) :: pdx1, pdx2, pdx3, pdy1, pdy2, pdy3, dx1, dx2, dy1, dy2
+      real (kind=RKIND) :: angv1, angv2, dl1, dl2
+      real (kind=RKIND), dimension(25) :: dxe, dye, x2v, y2v, xp, yp, xpt, ypt
+      
+      real (kind=RKIND) :: length_scale
+      integer :: ma,na, cell_add, mw, nn
+      integer, dimension(25) :: cell_list
+
+      integer :: cell1, cell2, iv
+      logical :: do_the_cell
+      real (kind=RKIND) :: area_cell, sint2, cost2, sint_cost, sumw1, sumw2, xptt, area_cellt
+
+      logical, parameter :: debug = .false.
+
+      if (debug) write(0,*) ' in def weight calc '
+
+      defc_a =&gt; grid % defc_a % array
+      defc_b =&gt; grid % defc_b % array
+      cellsOnEdge =&gt; grid % cellsOnEdge % array
+      edgesOnCell =&gt; grid % edgesOnCell % array
+
+      defc_a(:,:) = 0.
+      defc_b(:,:) = 0.
+
+      pii = 2.*asin(1.0)
+
+      if (debug) write(0,*) ' beginning cell loop '
+
+      do iCell = 1, grid % nCells
+
+         if (debug) write(0,*) ' cell loop ', iCell
+
+         cell_list(1) = iCell
+         do i=2, grid % nEdgesOnCell % array(iCell)+1
+            cell_list(i) = grid % CellsOnCell % array(i-1,iCell)
+         end do
+         n = grid % nEdgesOnCell % array(iCell) + 1
+
+!  check to see if we are reaching outside the halo
+
+         if (debug) write(0,*) ' points ', n
+
+         do_the_cell = .true.
+         do i=1,n
+            if (cell_list(i) &gt; grid % nCells) do_the_cell = .false.
+         end do
+
+
+         if (.not. do_the_cell) cycle
+
+
+!  compute poynomial fit for this cell if all needed neighbors exist
+         if (grid % on_a_sphere) then
+
+            xc(1) = grid % xCell % array(iCell)/a
+            yc(1) = grid % yCell % array(iCell)/a
+            zc(1) = grid % zCell % array(iCell)/a
+
+
+            do i=2,n
+               iv = grid % verticesOnCell % array(i-1,iCell)
+               xc(i) = grid % xVertex % array(iv)/a
+               yc(i) = grid % yVertex % array(iv)/a
+               zc(i) = grid % zVertex % array(iv)/a
+            end do
+
+            theta_abs(iCell) =  pii/2. - sphere_angle( xc(1), yc(1), zc(1),  &amp;
+                                                       xc(2), yc(2), zc(2),  &amp;
+                                                       0.,    0.,    1.      ) 
+
+! angles from cell center to neighbor centers (thetav)
+
+            do i=1,n-1
+   
+               ip2 = i+2
+               if (ip2 &gt; n) ip2 = 2
+    
+               thetav(i) = sphere_angle( xc(1),   yc(1),   zc(1),    &amp;
+                                         xc(i+1), yc(i+1), zc(i+1),  &amp;
+                                         xc(ip2), yc(ip2), zc(ip2)   )
+
+               dl_sphere(i) = a*arc_length( xc(1),   yc(1),   zc(1),  &amp;
+                                            xc(i+1), yc(i+1), zc(i+1) )
+            end do
+
+            length_scale = 1.
+            do i=1,n-1
+               dl_sphere(i) = dl_sphere(i)/length_scale
+            end do
+
+            thetat(1) = 0.  !  this defines the x direction, cell center 1 -&gt; 
+!            thetat(1) = theta_abs(iCell)  !  this defines the x direction, longitude line
+            do i=2,n-1
+               thetat(i) = thetat(i-1) + thetav(i-1)
+            end do
+   
+            do i=1,n-1
+               xp(i) = cos(thetat(i)) * dl_sphere(i)
+               yp(i) = sin(thetat(i)) * dl_sphere(i)
+            end do
+
+         else     ! On an x-y plane
+
+            xp(1) = grid % xCell % array(iCell)
+            yp(1) = grid % yCell % array(iCell)
+
+
+            do i=2,n
+               iv = grid % verticesOnCell % array(i-1,iCell)
+               xp(i) = grid % xVertex % array(iv)
+               yp(i) = grid % yVertex % array(iv)
+            end do
+
+         end if
+
+!         thetat(1) = 0.
+         thetat(1) = theta_abs(iCell)
+         do i=2,n-1
+            ip1 = i+1
+            if (ip1 == n) ip1 = 1
+            thetat(i) = plane_angle( 0.,0.,0.,  &amp;
+                                     xp(i)-xp(i-1), yp(i)-yp(i-1), 0.,  &amp;
+                                     xp(ip1)-xp(i), yp(ip1)-yp(i), 0.,  &amp;
+                                     0., 0., 1.)
+            thetat(i) = thetat(i) + thetat(i-1)
+         end do
+
+         area_cell = 0.
+         area_cellt = 0.
+         do i=1,n-1
+            ip1 = i+1
+            if (ip1 == n) ip1 = 1
+            dl = sqrt((xp(ip1)-xp(i))**2 + (yp(ip1)-yp(i))**2)
+            area_cell = area_cell + 0.25*(xp(i)+xp(ip1))*(yp(ip1)-yp(i)) - 0.25*(yp(i)+yp(ip1))*(xp(ip1)-xp(i))
+            area_cellt = area_cellt + (0.25*(xp(i)+xp(ip1))*cos(thetat(i)) + 0.25*(yp(i)+yp(ip1))*sin(thetat(i)))*dl
+         end do
+         if (debug) write(0,*) ' area_cell, area_cellt ',area_cell, area_cellt,area_cell-area_cellt
+
+         do i=1,n-1
+            ip1 = i+1
+            if (ip1 == n) ip1 = 1
+            dl = sqrt((xp(ip1)-xp(i))**2 + (yp(ip1)-yp(i))**2)
+            sint2 = (sin(thetat(i)))**2
+            cost2 = (cos(thetat(i)))**2
+            sint_cost = sin(thetat(i))*cos(thetat(i))
+            defc_a(i,iCell) = dl*(cost2 - sint2)/area_cell
+            defc_b(i,iCell) = dl*2.*sint_cost/area_cell
+            if (cellsOnEdge(1,EdgesOnCell(i,iCell)) /= iCell) then
+               defc_a(i,iCell) = - defc_a(i,iCell)
+               defc_b(i,iCell) = - defc_b(i,iCell)
+            end if

+         end do
+
+      end do
+
+      if (debug) write(0,*) ' exiting def weight calc '
+
+   end subroutine initialize_deformation_weights
+
+end module advection

Added: branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_core.F
===================================================================
--- branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_core.F                                (rev 0)
+++ branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_core.F        2010-11-03 18:27:30 UTC (rev 592)
@@ -0,0 +1,68 @@
+module core
+
+
+   contains
+
+
+   subroutine mpas_init(domain)
+   
+      use grid_types
+      use configure
+      use test_cases
+   
+      implicit none
+   
+      type (domain_type), intent(inout) :: domain
+   
+   end subroutine mpas_init
+   
+   
+   subroutine mpas_run(domain, output_obj, output_frame)
+   
+      use grid_types
+      use io_output
+      use timer
+      use test_cases
+   
+      implicit none
+   
+      type (domain_type), intent(inout) :: domain
+      type (io_output_object), intent(inout) :: output_obj
+      integer, intent(inout) :: output_frame
+   
+      integer :: ntimesteps, itimestep
+      real (kind=RKIND) :: dt
+      type (block_type), pointer :: block
+   
+   
+      call setup_nhyd_test_case(domain)
+   
+   !
+   ! Note: The following initialization calls have been moved to mpas_setup_test_case()
+   !       since values computed by these routines are needed to produce initial fields
+   !
+   !   call initialize_advection_rk(mesh)
+   !   call initialize_deformation_weights(mesh)
+   
+      block =&gt; domain % blocklist
+      do while (associated(block))
+         block % state % time_levs(1) % state % xtime % scalar = 0.0
+         block =&gt; block % next
+      end do 
+   
+      call output_state_for_domain(output_obj, domain, output_frame)
+   
+   end subroutine mpas_run
+   
+   
+   subroutine mpas_finalize(domain)
+   
+      use grid_types
+   
+      implicit none
+   
+      type (domain_type), intent(inout) :: domain 
+   
+   end subroutine mpas_finalize
+   
+end module core

Added: branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_test_cases.F
===================================================================
--- branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_test_cases.F                                (rev 0)
+++ branches/atmos_nonhydrostatic/src/core_init_nhyd_atmos/module_test_cases.F        2010-11-03 18:27:30 UTC (rev 592)
@@ -0,0 +1,1970 @@
+module test_cases
+
+   use grid_types
+   use configure
+   use constants
+   use dmpar
+   use advection
+
+
+   contains
+
+
+   subroutine setup_nhyd_test_case(domain)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! Configure grid metadata and model state for the hydrostatic test case
+   !   specified in the namelist
+   !
+   ! Output: block - a subset (not necessarily proper) of the model domain to be
+   !                 initialized
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+      implicit none
+
+      type (domain_type), intent(inout) :: domain
+
+      integer :: i
+      type (block_type), pointer :: block_ptr
+
+      if (config_test_case == 0) then
+         write(0,*) ' Using initial conditions from input file'
+         block_ptr =&gt; domain % blocklist
+         do while (associated(block_ptr))
+            do i=2,nTimeLevs
+               call copy_state(block_ptr % state % time_levs(i) % state, block_ptr % state % time_levs(1) % state)
+            end do
+            block_ptr =&gt; block_ptr % next
+         end do
+
+      else if ((config_test_case == 1) .or. (config_test_case == 2) .or. (config_test_case == 3)) then
+         write(0,*) ' Jablonowski and Williamson baroclinic wave test case '
+         if (config_test_case == 1) write(0,*) ' no initial perturbation '
+         if (config_test_case == 2) write(0,*) ' initial perturbation included '
+         if (config_test_case == 3) write(0,*) ' normal-mode perturbation included '
+         block_ptr =&gt; domain % blocklist
+         do while (associated(block_ptr))
+            write(0,*) ' calling test case setup '
+            call nhyd_test_case_jw(block_ptr % mesh, block_ptr % state % time_levs(1) % state, block_ptr % diag, config_test_case)
+            write(0,*) ' returned from test case setup '
+            do i=2,nTimeLevs
+               call copy_state(block_ptr % state % time_levs(i) % state, block_ptr % state % time_levs(1) % state)
+            end do
+
+            block_ptr =&gt; block_ptr % next
+         end do
+
+      else if ((config_test_case == 4) .or. (config_test_case ==5)) then
+
+         write(0,*) ' squall line - super cell test case '
+         if (config_test_case == 4) write(0,*) ' squall line test case' 
+         if (config_test_case == 5) write(0,*) ' supercell test case'
+         block_ptr =&gt; domain % blocklist
+         do while (associated(block_ptr))
+            write(0,*) ' calling test case setup '
+            call nhyd_test_case_squall_line(domain % dminfo, block_ptr % mesh, block_ptr % state % time_levs(1) % state, block_ptr % diag, config_test_case)
+            write(0,*) ' returned from test case setup '
+            do i=2,nTimeLevs
+               call copy_state(block_ptr % state % time_levs(i) % state, block_ptr % state % time_levs(1) % state)
+            end do
+
+            block_ptr =&gt; block_ptr % next
+         end do
+
+      else if (config_test_case == 6 ) then
+
+         write(0,*) ' mountain wave test case '
+         block_ptr =&gt; domain % blocklist
+         do while (associated(block_ptr))
+            write(0,*) ' calling test case setup '
+            call nhyd_test_case_mtn_wave(block_ptr % mesh, block_ptr % state % time_levs(1) % state, block_ptr % diag, config_test_case)
+            write(0,*) ' returned from test case setup '
+            do i=2,nTimeLevs
+               call copy_state(block_ptr % state % time_levs(i) % state, block_ptr % state % time_levs(1) % state)
+            end do
+
+            block_ptr =&gt; block_ptr % next
+         end do
+
+      else
+
+
+         write(0,*) ' Only test case 1, 2, 3, 4, 5 and 6 are currently supported for nonhydrostatic core '
+         stop
+      end if
+
+   end subroutine setup_nhyd_test_case
+
+!----------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
+   subroutine nhyd_test_case_jw(grid, state, diag, test_case)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! Setup baroclinic wave test case from Jablonowski and Williamson 2008 (QJRMS)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+      implicit none
+
+      type (mesh_type), intent(inout) :: grid
+      type (state_type), intent(inout) :: state
+      type (diag_type), intent(inout) :: diag
+      integer, intent(in) :: test_case
+
+      real (kind=RKIND), parameter :: u0 = 35.0
+      real (kind=RKIND), parameter :: alpha_grid = 0.  ! no grid rotation
+      real (kind=RKIND), parameter :: omega_e = 7.29212e-05
+      real (kind=RKIND), parameter :: t0b = 250., t0 = 288., delta_t = 4.8e+05, dtdz = 0.005, eta_t = 0.2
+      real (kind=RKIND), parameter :: u_perturbation = 1., pert_radius = 0.1, latitude_pert = 40., longitude_pert = 20.
+      real (kind=RKIND), parameter :: theta_c = pii/4.0
+      real (kind=RKIND), parameter :: lambda_c = 3.0*pii/2.0
+      real (kind=RKIND), parameter :: rh_max = 0.4       ! Maximum relative humidity
+      real (kind=RKIND), parameter :: k_x = 9.           ! Normal mode wave number
+
+      real (kind=RKIND), dimension(:), pointer :: rdzw, dzu, rdzu, fzm, fzp
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: zgrid, zx, zz, hx
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: pressure, ppb, pb, rho, rb, rr, tb, rtb, p, pp, dss, t, rt
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:,:), pointer :: zf, zf3, zb, zb3
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:,:), pointer :: scalars
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:,:), pointer :: deriv_two
+
+      integer :: iCell, iCell1, iCell2 , iEdge, vtx1, vtx2, ivtx, i, k, nz, nz1, itr, itrp, cell1, cell2, nCellsSolve
+
+      !This is temporary variable here. It just need when calculate tangential velocity v.
+      integer :: eoe, j
+      integer, dimension(:), pointer :: nEdgesOnEdge 
+      integer, dimension(:,:), pointer :: edgesOnEdge, CellsOnEdge
+      real, dimension(:), pointer :: dvEdge, AreaCell 
+      real, dimension(:,:), pointer :: weightsOnEdge
+
+      real (kind=RKIND) :: u, v, flux, fluxk, lat1, lat2, eta_v, r_pert, u_pert, lat_pert, lon_pert, r
+
+      real (kind=RKIND) :: ptop, p0, phi
+      real (kind=RKIND) :: lon_Edge
+
+      real (kind=RKIND) :: r_earth, etavs, ztemp, zd, zt, dz, gam, delt, str
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels, grid % nCells) :: rel_hum, temperature, qv
+      real (kind=RKIND) :: ptmp, es, qvs, xnutr, znut, ptemp
+      integer :: iter
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: hyai, hybi, znu, znw, znwc, znwv, hyam, hybm
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: znuc, znuv, bn, divh, dpn
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: sh, zw, ah
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels ) :: zu, dzw, rdzwp, rdzwm
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels ) :: eta, etav, teta, ppi, tt
+
+      real (kind=RKIND) :: d1, d2, d3, cf1, cf2, cf3, cof1, cof2, psurf
+
+      !  storage for (lat,z) arrays for zonal velocity calculation
+
+      integer, parameter :: nlat=361
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1) :: zz_1d, zgrid_1d, hx_1d
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels) :: flux_zonal
+      real (kind=RKIND), dimension(nlat, grid % nVertLevels) :: u_2d, etavs_2d
+      real (kind=RKIND), dimension(nlat) :: lat_2d
+      real (kind=RKIND) :: dlat
+      real (kind=RKIND) :: z_edge, z_edge3, d2fdx2_cell1, d2fdx2_cell2
+
+      !
+      ! Scale all distances and areas from a unit sphere to one with radius a
+      !
+      grid % xCell % array = grid % xCell % array * a
+      grid % yCell % array = grid % yCell % array * a
+      grid % zCell % array = grid % zCell % array * a
+      grid % xVertex % array = grid % xVertex % array * a
+      grid % yVertex % array = grid % yVertex % array * a
+      grid % zVertex % array = grid % zVertex % array * a
+      grid % xEdge % array = grid % xEdge % array * a
+      grid % yEdge % array = grid % yEdge % array * a
+      grid % zEdge % array = grid % zEdge % array * a
+      grid % dvEdge % array = grid % dvEdge % array * a
+      grid % dcEdge % array = grid % dcEdge % array * a
+      grid % areaCell % array = grid % areaCell % array * a**2.0
+      grid % areaTriangle % array = grid % areaTriangle % array * a**2.0
+      grid % kiteAreasOnVertex % array = grid % kiteAreasOnVertex % array * a**2.0
+
+      weightsOnEdge     =&gt; grid % weightsOnEdge % array
+      nEdgesOnEdge      =&gt; grid % nEdgesOnEdge % array
+      edgesOnEdge       =&gt; grid % edgesOnEdge % array
+      dvEdge            =&gt; grid % dvEdge % array
+      AreaCell          =&gt; grid % AreaCell % array
+      CellsOnEdge       =&gt; grid % CellsOnEdge % array
+
+      deriv_two  =&gt; grid % deriv_two % array
+      zf  =&gt; grid % zf % array
+      zf3 =&gt; grid % zf3% array
+      zb  =&gt; grid % zb % array
+      zb3 =&gt; grid % zb3% array
+      
+      nz1 = grid % nVertLevels
+      nz = nz1 + 1
+      nCellsSolve = grid % nCellsSolve
+
+      zgrid =&gt; grid % zgrid % array
+      rdzw =&gt; grid % rdzw % array
+      dzu =&gt; grid % dzu % array
+      rdzu =&gt; grid % rdzu % array
+      fzm =&gt; grid % fzm % array
+      fzp =&gt; grid % fzp % array
+      zx =&gt; grid % zx % array
+      zz =&gt; grid % zz % array
+      hx =&gt; grid % hx % array
+      dss =&gt; grid % dss % array
+
+      pb =&gt; diag % exner_base % array
+      rb =&gt; diag % rho_base % array
+      tb =&gt; diag % theta_base % array
+      rtb =&gt; diag % rtheta_base % array
+      p =&gt; diag % exner % array
+
+      ppb =&gt; diag % pressure_base % array
+      pp  =&gt; diag % pressure_p % array
+
+      rho =&gt; state % rho % array
+      rr =&gt; diag % rho_p % array
+      t =&gt; state % theta % array      
+      rt =&gt; diag % rtheta_p % array
+
+      scalars =&gt; state % scalars % array
+
+      scalars(:,:,:) = 0.
+
+      call initialize_advection_rk(grid) 
+      call initialize_deformation_weights(grid) 
+
+      xnutr = 0.
+      zd = 12000.
+      znut = eta_t
+
+      etavs = (1.-0.252)*pii/2.
+      r_earth = a
+      p0 = 1.e+05
+
+      write(0,*) ' point 1 in test case setup '
+
+! We may pass in an hx(:,:) that has been precomputed elsewhere.
+! For now it is independent of k
+
+      do iCell=1,grid % nCells
+        do k=1,nz
+          phi = grid % latCell % array (iCell)
+          hx(k,iCell) = u0/gravity*cos(etavs)**1.5                                   &amp;
+                      *((-2.*sin(phi)**6                                   &amp;
+                            *(cos(phi)**2+1./3.)+10./63.)                  &amp;
+                            *(u0)*cos(etavs)**1.5                          &amp;
+                       +(1.6*cos(phi)**3                                   &amp;
+                            *(sin(phi)**2+2./3.)-pii/4.)*r_earth*omega_e)
+        enddo
+      enddo
+
+      !     Metrics for hybrid coordinate and vertical stretching
+
+      str = 1.5
+      zt = 45000.
+      dz = zt/float(nz1)
+
+      write(0,*) ' hx computation complete '
+
+      do k=1,nz
+                
+!           sh(k) is the stretching specified for height surfaces
+
+            sh(k) = (real(k-1)*dz/zt)**str 
+                                
+!           to specify specific heights zc(k) for coordinate surfaces,
+!           input zc(k) and define sh(k) = zc(k)/zt
+!           zw(k) is the hieght of zeta surfaces
+!                zw(k) = (k-1)*dz yields constant dzeta
+!                        and nonconstant dzeta/dz
+!                zw(k) = sh(k)*zt yields nonconstant dzeta
+!                        and nearly constant dzeta/dz 
+
+            zw(k) = float(k-1)*dz
+!            zw(k) = sh(k)*zt
+!
+!           ah(k) governs the transition between terrain-following 
+!           and pureheight coordinates
+!                ah(k) = 0 is a terrain-following coordinate
+!                ah(k) = 1 is a height coordinate

+            ah(k) = 1.-cos(.5*pii*(k-1)*dz/zt)**6
+!            ah(k) = 0.
+            write(0,*) ' k, sh, zw, ah ',k,sh(k),zw(k),ah(k)                        
+      end do
+      do k=1,nz1
+         dzw (k) = zw(k+1)-zw(k)
+         rdzw(k) = 1./dzw(k)
+         zu(k  ) = .5*(zw(k)+zw(k+1))
+      end do
+      do k=2,nz1
+         dzu (k)  = .5*(dzw(k)+dzw(k-1))
+         rdzu(k)  =  1./dzu(k)
+         fzp (k)  = .5* dzw(k  )/dzu(k)
+         fzm (k)  = .5* dzw(k-1)/dzu(k)
+         rdzwp(k) = dzw(k-1)/(dzw(k  )*(dzw(k)+dzw(k-1)))
+         rdzwm(k) = dzw(k  )/(dzw(k-1)*(dzw(k)+dzw(k-1)))
+      end do
+
+!**********  how are we storing cf1, cf2 and cf3?
+
+      COF1 = (2.*DZU(2)+DZU(3))/(DZU(2)+DZU(3))*DZW(1)/DZU(2) 
+      COF2 =     DZU(2)        /(DZU(2)+DZU(3))*DZW(1)/DZU(3) 
+      CF1  = FZP(2) + COF1
+      CF2  = FZM(2) - COF1 - COF2
+      CF3  = COF2       
+
+!      d1  = .5*dzw(1)
+!      d2  = dzw(1)+.5*dzw(2)
+!      d3  = dzw(1)+dzw(2)+.5*dzw(3)
+!      cf1 = d2*d3*(d3-d2)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+!      cf2 = d1*d3*(d1-d3)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+!      cf3 = d1*d2*(d2-d1)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+
+      write(0,*) ' cf1, cf2, cf3 = ',cf1,cf2,cf3
+
+      grid % cf1 % scalar = cf1
+      grid % cf2 % scalar = cf2
+      grid % cf3 % scalar = cf3
+
+      do iCell=1,grid % nCells
+        do k=1,nz        
+          zgrid(k,iCell) = (1.-ah(k))*(sh(k)*(zt-hx(k,iCell))+hx(k,iCell))  &amp;
+                         + ah(k) * sh(k)* zt        
+        end do
+        do k=1,nz1
+          zz (k,iCell) = (zw(k+1)-zw(k))/(zgrid(k+1,iCell)-zgrid(k,iCell))
+        end do
+      end do
+
+      do i=1, grid % nEdges
+        iCell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+        iCell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+        do k=1,nz
+          zx (k,i) = (zgrid(k,iCell2)-zgrid(k,iCell1)) / grid % dcEdge % array(i)
+        end do
+      end do
+      do i=1, grid % nCells
+        do k=1,nz1
+          ztemp = .5*(zgrid(k+1,i)+zgrid(k,i))
+          dss(k,i) = 0.
+          ztemp = zgrid(k,i)
+          if(ztemp.gt.zd+.1)  then
+             dss(k,i) = dss(k,i)+xnutr*sin(.5*pii*(ztemp-zd)/(zt-zd))**2
+          end if
+        end do
+      enddo
+
+      do k=1,nz1
+        write(0,*) ' k, zgrid(k,1),hx(k,1) ',k,zgrid(k,1),hx(k,1)
+      enddo
+
+      do k=1,nz1
+        write(0,*) ' k, zx(k,1) ',k,zx(k,1)
+      enddo
+
+      write(0,*) ' grid metrics setup complete '
+
+!**************  section for 2d (lat,z) calc for zonal velocity
+
+      dlat = 0.5*pii/float(nlat-1)
+      do i = 1,nlat
+
+        lat_2d(i) = float(i-1)*dlat
+!        write(0,*) ' zonal setup, latitude = ',lat_2d(i)*180./pii
+
+        do k=1,nz
+          phi = lat_2d(i)
+          hx_1d(k) = u0/gravity*cos(etavs)**1.5                            &amp;
+                      *((-2.*sin(phi)**6                                   &amp;
+                            *(cos(phi)**2+1./3.)+10./63.)                  &amp;
+                            *(u0)*cos(etavs)**1.5                          &amp;
+                       +(1.6*cos(phi)**3                                   &amp;
+                            *(sin(phi)**2+2./3.)-pii/4.)*r_earth*omega_e)
+        enddo
+
+        do k=1,nz        
+          zgrid_1d(k) = (1.-ah(k))*(sh(k)*(zt-hx_1d(k))+hx_1d(k))  &amp;
+                         + ah(k) * sh(k)* zt        
+        end do
+        do k=1,nz1
+          zz_1d (k) = (zw(k+1)-zw(k))/(zgrid_1d(k+1)-zgrid_1d(k))
+        end do
+
+        do k=1,nz1
+          ztemp    = .5*(zgrid_1d(k+1)+zgrid_1d(k))
+          ppb(k,i) = p0*exp(-gravity*ztemp/(rgas*t0b)) 
+          pb (k,i) = (ppb(k,i)/p0)**(rgas/cp)
+          rb (k,i) = ppb(k,i)/(rgas*t0b*zz_1d(k))
+          tb (k,i) = t0b/pb(k,i)
+          rtb(k,i) = rb(k,i)*tb(k,i)
+          p  (k,i) = pb(k,i)
+          pp (k,i) = 0.
+          rr (k,i) = 0.
+        end do
+
+
+        do itr = 1,10
+
+          do k=1,nz1
+            eta (k) = (ppb(k,i)+pp(k,i))/p0
+            etav(k) = (eta(k)-.252)*pii/2.
+            if(eta(k).ge.znut)  then
+              teta(k) = t0*eta(k)**(rgas*dtdz/gravity)
+            else
+              teta(k) = t0*eta(k)**(rgas*dtdz/gravity) + delta_t*(znut-eta(k))**5
+            end if
+          end do
+          ! phi = grid % latCell % array (i)
+          phi = lat_2d (i)
+          do k=1,nz1
+            tt(k) = 0.
+            tt(k) = teta(k)+.75*eta(k)*pii*u0/rgas*sin(etav(k))      &amp;
+                            *sqrt(cos(etav(k)))*                   &amp;
+                              ((-2.*sin(phi)**6                    &amp;
+                                   *(cos(phi)**2+1./3.)+10./63.)   &amp;
+                                   *2.*u0*cos(etav(k))**1.5        &amp;
+                              +(1.6*cos(phi)**3                    &amp;
+                                *(sin(phi)**2+2./3.)-pii/4.)*r_earth*omega_e)
+
+
+            ztemp   = .5*(zgrid_1d(k)+zgrid_1d(k+1))
+            ptemp   = ppb(k,i) + pp(k,i)
+            qv(k,i) = 0.
+
+          end do
+                
+          do itrp = 1,25
+            do k=1,nz1                                
+              rr(k,i)  = (pp(k,i)/(rgas*zz_1d(k))  &amp;
+                          -rb(k,i)*(tt(k)-t0b))/tt(k)
+            end do
+
+            ppi(1) = p0-.5*dzw(1)*gravity                         &amp;
+                          *(1.25*(rr(1,i)+rb(1,i))*(1.+qv(1,i))   &amp;
+                            -.25*(rr(2,i)+rb(2,i))*(1.+qv(2,i)))
+
+            ppi(1) = ppi(1)-ppb(1,i)
+            do k=1,nz1-1
+              ppi(k+1) = ppi(k)-.5*dzu(k+1)*gravity*                     &amp;
+                            (rr(k  ,i)+(rr(k  ,i)+rb(k  ,i))*qv(k  ,i)   &amp;
+                            +rr(k+1,i)+(rr(k+1,i)+rb(k+1,i))*qv(k+1,i))
+            end do
+
+            do k=1,nz1
+              pp(k,i) = .2*ppi(k)+.8*pp(k,i)
+            end do
+
+          end do  ! end inner iteration loop itrp
+
+        end do  ! end outer iteration loop itr
+
+        do k=1,nz1
+          etavs_2d(i,k) = (0.5*(ppb(k,i)+ppb(k,i)+pp(k,i)+pp(k,i))/p0 - 0.252)*pii/2.
+!          u_2d(i,k) = u0*(sin(2.*lat_2d(i))**2) *(cos(etavs_2d(i,k))**1.5)
+          u_2d(i,k) = u0*(sin(2.*lat_2d(i))**2) *(cos(etavs_2d(i,k))**1.5)*(rb(k,i)+rr(k,i))
+        end do
+
+      end do  ! end loop over latitudes for 2D zonal wind field calc
+
+!      do i=1,nlat
+!        do k=1,nz1
+!          u_2d(i,k) = u_2d(i,k) - u0*(sin(2.*lat_2d(i))**2) *(cos(etavs_2d(nlat/2,k))**1.5)
+!        end do
+!      end do
+!
+!      write(22,*) nz1,nlat,u_2d
+
+!******************************************************************      
+
+!
+!---- baroclinc wave initialization ---------------------------------
+!
+!     reference sounding based on dry isothermal atmosphere
+!
+      do i=1, grid % nCells
+        !write(0,*) ' thermodynamic setup, cell ',i
+        do k=1,nz1
+          ztemp    = .5*(zgrid(k+1,i)+zgrid(k,i))
+          ppb(k,i) = p0*exp(-gravity*ztemp/(rgas*t0b)) 
+          pb (k,i) = (ppb(k,i)/p0)**(rgas/cp)
+          rb (k,i) = ppb(k,i)/(rgas*t0b*zz(k,i))
+          tb (k,i) = t0b/pb(k,i)
+          rtb(k,i) = rb(k,i)*tb(k,i)
+          p  (k,i) = pb(k,i)
+          pp (k,i) = 0.
+          rr (k,i) = 0.
+        end do
+
+        if(i == 1) then
+          do k=1,nz1
+            write(0,*) ' k, ppb, pb, rb, tb (k,1) ',k,ppb(k,1),pb(k,1),rb(k,1)*zz(k,1),tb(k,1)
+          enddo
+        end if
+!
+!     iterations to converge temperature as a function of pressure
+!
+        do itr = 1,10
+
+          do k=1,nz1
+            eta (k) = (ppb(k,i)+pp(k,i))/p0
+            etav(k) = (eta(k)-.252)*pii/2.
+            if(eta(k).ge.znut)  then
+              teta(k) = t0*eta(k)**(rgas*dtdz/gravity)
+            else
+              teta(k) = t0*eta(k)**(rgas*dtdz/gravity) + delta_t*(znut-eta(k))**5
+            end if
+          end do
+          phi = grid % latCell % array (i)
+          do k=1,nz1
+            tt(k) = 0.
+            tt(k) = teta(k)+.75*eta(k)*pii*u0/rgas*sin(etav(k))      &amp;
+                            *sqrt(cos(etav(k)))*                   &amp;
+                              ((-2.*sin(phi)**6                    &amp;
+                                   *(cos(phi)**2+1./3.)+10./63.)   &amp;
+                                   *2.*u0*cos(etav(k))**1.5        &amp;
+                              +(1.6*cos(phi)**3                    &amp;
+                                *(sin(phi)**2+2./3.)-pii/4.)*r_earth*omega_e)
+
+
+            !write(0,*) ' k, tt(k) ',k,tt(k)
+            ztemp   = .5*(zgrid(k,i)+zgrid(k+1,i))
+            ptemp   = ppb(k,i) + pp(k,i)
+!            qv(k,i) = env_qv( ztemp, tt(k), ptemp, 0 )
+            qv(k,i) = 0.
+
+          end do
+!          do k=2,nz1
+!            cqw(k,i) = 1./(1.+.5*(qv(k,i)+qv(k-1,i)))
+!          end do
+                
+          do itrp = 1,25
+            do k=1,nz1                                
+              rr(k,i)  = (pp(k,i)/(rgas*zz(k,i))  &amp;
+                          -rb(k,i)*(tt(k)-t0b))/tt(k)
+            end do
+
+            ppi(1) = p0-.5*dzw(1)*gravity                         &amp;
+                          *(1.25*(rr(1,i)+rb(1,i))*(1.+qv(1,i))   &amp;
+                            -.25*(rr(2,i)+rb(2,i))*(1.+qv(2,i)))
+
+            ppi(1) = ppi(1)-ppb(1,i)
+            do k=1,nz1-1
+              ppi(k+1) = ppi(k)-.5*dzu(k+1)*gravity*                     &amp;
+                            (rr(k  ,i)+(rr(k  ,i)+rb(k  ,i))*qv(k  ,i)   &amp;
+                            +rr(k+1,i)+(rr(k+1,i)+rb(k+1,i))*qv(k+1,i))
+            end do
+
+            do k=1,nz1
+              pp(k,i) = .2*ppi(k)+.8*pp(k,i)
+            end do
+
+          end do  ! end inner iteration loop itrp
+
+        end do  ! end outer iteration loop itr
+
+        do k=1,nz1        
+          p (k,i) = ((ppb(k,i)+pp(k,i))/p0)**(rgas/cp)
+          t (k,i) = tt(k)/p(k,i)
+          rt (k,i) = t(k,i)*rr(k,i)+rb(k,i)*(t(k,i)-tb(k,i))
+          rho (k,i) = rb(k,i) + rr(k,i)
+        end do
+
+        if(i == 1) then
+          do k=1,nz1
+            write(0,*) ' k, p, t, rt ',k,p(k,1),t(k,1),rt(k,1)
+          enddo
+        end if
+
+      end do  ! end loop over cells
+
+      lat_pert = latitude_pert*pii/180.
+      lon_pert = longitude_pert*pii/180.
+
+      do iEdge=1,grid % nEdges
+
+         vtx1 = grid % VerticesOnEdge % array (1,iEdge)
+         vtx2 = grid % VerticesOnEdge % array (2,iEdge)
+         lat1 = grid%latVertex%array(vtx1)
+         lat2 = grid%latVertex%array(vtx2)
+         iCell1 = grid % cellsOnEdge % array(1,iEdge)
+         iCell2 = grid % cellsOnEdge % array(2,iEdge)
+         flux = (0.5*(lat2-lat1) - 0.125*(sin(4.*lat2) - sin(4.*lat1)))*a/grid % dvEdge % array(iEdge)
+
+         if (config_test_case == 2) then
+            r_pert = sphere_distance( grid % latEdge % array (iEdge), grid % lonEdge % array (iEdge), &amp;
+                                      lat_pert, lon_pert, 1.)/(pert_radius)
+            u_pert = u_perturbation*exp(-r_pert**2)*(lat2-lat1)*a/grid % dvEdge % array(iEdge)
+
+         else if (config_test_case == 3) then
+            lon_Edge = grid % lonEdge % array(iEdge)
+            u_pert = u_perturbation*cos(k_x*(lon_Edge - lon_pert)) &amp;
+                         *(0.5*(lat2-lat1) - 0.125*(sin(4.*lat2) - sin(4.*lat1)))*a/grid % dvEdge % array(iEdge)
+         else
+            u_pert = 0.0
+         end if
+
+         call calc_flux_zonal(u_2d,etavs_2d,lat_2d,flux_zonal,lat1,lat2,grid % dvEdge % array(iEdge),a,u0,nz1,nlat)
+
+         do k=1,grid % nVertLevels
+!!           etavs = (0.5*(ppb(k,iCell1)+ppb(k,iCell2)+pp(k,iCell1)+pp(k,iCell2))/p0 - 0.252)*pii/2.
+!           etavs = (0.5*(ppb(k,1)+ppb(k,1)+pp(k,1)+pp(k,1))/p0 - 0.252)*pii/2.
+           etavs = (0.5*(ppb(k,440)+ppb(k,440)+pp(k,440)+pp(k,440))/p0 - 0.252)*pii/2.  ! 10262 mesh
+!           etavs = (0.5*(ppb(k,505)+ppb(k,505)+pp(k,505)+pp(k,505))/p0 - 0.252)*pii/2.  ! 40962 mesh
+  
+!           fluxk = u0*flux*(cos(etavs)**1.5)
+
+            fluxk = u0*flux_zonal(k)/(0.5*(rb(k,iCell1)+rb(k,iCell2)+rr(k,iCell1)+rr(k,iCell2)))
+
+!           if(k.eq.18) then
+!              write(21,*) ' iEdge, u1, u2 ',iEdge,fluxk,u0*flux_zonal(k)
+!           end if
+!!           fluxk = u0*flux*(cos(znuv(k))**(1.5))
+!!           fluxk = u0 * cos(grid % angleEdge % array(iEdge)) * (sin(lat1+lat2)**2) *(cos(etavs)**1.5)
+           state % u % array(k,iEdge) = fluxk + u_pert
+         end do
+
+         cell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+         cell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+         if(cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve) then
+           do k=1,nz1
+             diag % ru % array (k,iEdge)  = 0.5*(rho(k,cell1)+rho(k,cell2))*state % u % array (k,iEdge)
+           end do
+         end if
+
+      !
+      ! Generate rotated Coriolis field
+      !
+
+         grid % fEdge % array(iEdge) = 2.0 * omega * &amp;
+                                       ( -cos(grid%lonEdge%array(iEdge)) * cos(grid%latEdge%array(iEdge)) * sin(alpha_grid) + &amp;
+                                         sin(grid%latEdge%array(iEdge)) * cos(alpha_grid) &amp;
+                                       )
+      end do
+
+      do iVtx=1,grid % nVertices
+         grid % fVertex % array(iVtx) = 2.0 * omega * &amp;
+                                         (-cos(grid%lonVertex%array(iVtx)) * cos(grid%latVertex%array(iVtx)) * sin(alpha_grid) + &amp;
+                                          sin(grid%latVertex%array(iVtx)) * cos(alpha_grid) &amp;
+                                         )
+      end do
+
+      !
+      !  CALCULATION OF OMEGA, RW = ZX * RU + ZZ * RW
+      !
+
+      !
+      !     pre-calculation z-metric terms in omega eqn.
+      !
+      do iEdge = 1,grid % nEdges
+         cell1 = CellsOnEdge(1,iEdge)
+         cell2 = CellsOnEdge(2,iEdge)
+         if (cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve ) then
+
+            do k = 1, grid%nVertLevels
+
+               if (config_theta_adv_order == 2) then
+
+                  z_edge = (zgrid(k,cell1)+zgrid(k,cell2))/2.
+
+               else if (config_theta_adv_order == 3 .or. config_theta_adv_order ==4) then !theta_adv_order == 3 or 4 
+
+                  d2fdx2_cell1 = deriv_two(1,1,iEdge) * zgrid(k,cell1)
+                  d2fdx2_cell2 = deriv_two(1,2,iEdge) * zgrid(k,cell2)
+                  do i=1, grid % nEdgesOnCell % array (cell1)
+                     if ( grid % CellsOnCell % array (i,cell1) &gt; 0)       &amp;
+                     d2fdx2_cell1 = d2fdx2_cell1 + deriv_two(i+1,1,iEdge) * zgrid(k,grid % CellsOnCell % array (i,cell1))
+                  end do
+                  do i=1, grid % nEdgesOnCell % array (cell2)
+                     if ( grid % CellsOnCell % array (i,cell2) &gt; 0)       &amp;
+                     d2fdx2_cell2 = d2fdx2_cell2 + deriv_two(i+1,2,iEdge) * zgrid(k,grid % CellsOnCell % array (i,cell2))
+                  end do
+
+                  z_edge =  0.5*(zgrid(k,cell1) + zgrid(k,cell2))         &amp;
+                                - (grid % dcEdge % array(iEdge) **2) * (d2fdx2_cell1 + d2fdx2_cell2) / 12.
+
+                  if (config_theta_adv_order == 3) then
+                     z_edge3 =  - (grid % dcEdge % array(iEdge) **2) * (d2fdx2_cell1 - d2fdx2_cell2) / 12.
+                  else
+                     z_edge3 = 0.
+                  end if
+
+               end if
+
+                  zb(k,1,iEdge) = (z_edge-zgrid(k,cell1))*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell1)
+                  zb(k,2,iEdge) = (z_edge-zgrid(k,cell2))*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell2)
+                  zb3(k,1,iEdge)=  z_edge3*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell1)
+                  zb3(k,2,iEdge)=  z_edge3*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell2)
+
+                  if (k /= 1) then
+                     zf(k,1,iEdge) = ( fzm(k)*zz(k,cell1)+fzp(k)*zz(k-1,cell1))*zb(k,1,iEdge)
+                     zf(k,2,iEdge) = ( fzm(k)*zz(k,cell2)+fzp(k)*zz(k-1,cell2))*zb(k,2,iEdge)
+                     zf3(k,1,iEdge)= ( fzm(k)*zz(k,cell1)+fzp(k)*zz(k-1,cell1))*zb3(k,1,iEdge)
+                     zf3(k,2,iEdge)= ( fzm(k)*zz(k,cell2)+fzp(k)*zz(k-1,cell2))*zb3(k,2,iEdge)
+                  end if
+
+            end do
+
+         end if
+       end do
+
+      ! for including terrain
+      diag % rw % array = 0.
+      state % w % array = 0.
+      do iEdge = 1,grid % nEdges
+
+         cell1 = CellsOnEdge(1,iEdge)
+         cell2 = CellsOnEdge(2,iEdge)
+
+         if (cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve ) then
+         do k = 2, grid%nVertLevels
+            flux =  (fzm(k)*diag % ru % array(k,iEdge)+fzp(k)*diag % ru % array(k-1,iEdge))
+            diag % rw % array(k,cell2) = diag % rw % array(k,cell2) + zf(k,2,iEdge)*flux
+            diag % rw % array(k,cell1) = diag % rw % array(k,cell1) - zf(k,1,iEdge)*flux
+
+            if (config_theta_adv_order ==3) then 
+               diag % rw % array(k,cell2) = diag % rw % array(k,cell2)    &amp;
+                                            - sign(1.,diag % ru % array(k,iEdge))*config_coef_3rd_order*zf3(k,2,iEdge)*flux
+               diag % rw % array(k,cell1) = diag % rw % array(k,cell1)    &amp;
+                                            + sign(1.,diag % ru % array(k,iEdge))*config_coef_3rd_order*zf3(k,1,iEdge)*flux
+            end if
+
+         end do
+         end if
+
+      end do
+
+      ! Compute w from rho and rw
+      do iCell=1,grid%nCells
+         do k=2,grid%nVertLevels
+            state % w % array(k,iCell) = diag % rw % array(k,iCell)     &amp;
+                                       / (fzp(k) * state % rho % array(k-1,iCell) + fzm(k) * state % rho % array(k,iCell))
+         end do
+      end do
+
+
+      !
+      ! Compute mass fluxes tangential to each edge (i.e., through the faces of dual grid cells)
+      !
+      diag % v % array(:,:) = 0.0
+      do iEdge = 1, grid%nEdges
+         do i=1,nEdgesOnEdge(iEdge)
+            eoe = edgesOnEdge(i,iEdge)
+            if (eoe &gt; 0) then
+               do k = 1, grid%nVertLevels
+                 diag % v % array(k,iEdge) = diag % v %array(k,iEdge) + weightsOnEdge(i,iEdge) * state % u % array(k, eoe)
+              end do
+            end if
+         end do
+      end do
+
+      do i=1,10
+        psurf = (cf1*(ppb(1,i)+pp(1,i)) + cf2*(ppb(2,i)+pp(2,i)) + cf3*(ppb(3,i)+pp(3,i)))/100.
+
+            psurf = (ppb(1,i)+pp(1,i)) + .5*dzw(1)*gravity        &amp;
+                          *(1.25*(rr(1,i)+rb(1,i))*(1.+qv(1,i))   &amp;
+                            -.25*(rr(2,i)+rb(2,i))*(1.+qv(2,i)))
+
+        write(0,*) ' i, psurf, lat ',i,psurf,grid%latCell%array(i)*180./3.1415828
+      enddo
+
+   end subroutine nhyd_test_case_jw
+
+   subroutine calc_flux_zonal(u_2d,etavs_2d,lat_2d,flux_zonal,lat1_in,lat2_in,dvEdge,a,u0,nz1,nlat)
+
+   implicit none
+   integer, intent(in) :: nz1,nlat
+   real (kind=RKIND), dimension(nlat,nz1), intent(in) :: u_2d,etavs_2d
+   real (kind=RKIND), dimension(nlat), intent(in) :: lat_2d
+   real (kind=RKIND), dimension(nz1), intent(out) :: flux_zonal
+   real (kind=RKIND), intent(in) :: lat1_in, lat2_in, dvEdge, a, u0
+
+   integer :: k,i
+   real (kind=RKIND) :: lat1, lat2, w1, w2
+   real (kind=RKIND) :: dlat,da,db
+
+   lat1 = abs(lat1_in)
+   lat2 = abs(lat2_in)
+   if(lat2 &lt;= lat1) then
+     lat1 = abs(lat2_in)
+     lat2 = abs(lat1_in)
+   end if
+
+   do k=1,nz1
+     flux_zonal(k) = 0.
+   end do
+
+   do i=1,nlat-1
+     if( (lat1 &lt;= lat_2d(i+1)) .and. (lat2 &gt;= lat_2d(i)) ) then
+
+     dlat = lat_2d(i+1)-lat_2d(i)
+     da = (max(lat1,lat_2d(i))-lat_2d(i))/dlat
+     db = (min(lat2,lat_2d(i+1))-lat_2d(i))/dlat
+     w1 = (db-da) -0.5*(db-da)**2
+     w2 = 0.5*(db-da)**2
+
+     do k=1,nz1
+       flux_zonal(k) = flux_zonal(k) + w1*u_2d(i,k) + w2*u_2d(i+1,k)
+     end do
+
+     end if
+
+   end do
+
+!  renormalize for setting cell-face fluxes
+
+   do k=1,nz1
+     flux_zonal(k) = sign(1.,lat2_in-lat1_in)*flux_zonal(k)*dlat*a/dvEdge/u0
+   end do
+     
+   end subroutine calc_flux_zonal
+
+
+!----------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
+   subroutine nhyd_test_case_squall_line(dminfo, grid, state, diag, test_case)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! Setup squall line and supercell test case
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+      implicit none
+
+      type (dm_info), intent(in) :: dminfo
+      type (mesh_type), intent(inout) :: grid
+      type (state_type), intent(inout) :: state
+      type (diag_type), intent(inout) :: diag
+      integer, intent(in) :: test_case
+
+      real (kind=RKIND), dimension(:), pointer :: rdzw, dzu, rdzu, fzm, fzp
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: zgrid, zx, zz, hx, cqw
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: ppb, pb, rho, rb, rr, tb, rtb, p, pp, dss, t, rt, u, ru
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:,:), pointer :: scalars
+
+      !This is temporary variable here. It just need when calculate tangential velocity v.
+      integer :: eoe, j
+      integer, dimension(:), pointer :: nEdgesOnEdge 
+      integer, dimension(:,:), pointer :: edgesOnEdge
+      real, dimension(:,:), pointer :: weightsOnEdge
+
+      integer :: iCell, iCell1, iCell2 , iEdge, vtx1, vtx2, ivtx, i, k, nz, nz1, itr, cell1, cell2, nCellsSolve
+      integer :: index_qv
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: znu, znw, znwc, znwv
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: znuc, znuv
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: zc, zw, ah
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels ) :: zu, dzw, rdzwp, rdzwm
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels, grid % nCells) :: rh, thi, tbi, cqwb
+
+      real (kind=RKIND) ::  r, xnutr
+      real (kind=RKIND) ::  ztemp, zd, zt, dz, str
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels ) :: qvb
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels ) :: t_init_1d
+
+      real (kind=RKIND) :: d1, d2, d3, cf1, cf2, cf3, cof1, cof2
+      real (kind=RKIND) :: ztr, thetar, ttr, thetas, um, us, zts, pitop, pibtop, ptopb, ptop, rcp, rcv, p0
+      real (kind=RKIND) :: radx, radz, zcent, xmid, delt, xloc, rad, yloc, ymid, a_scale
+      real (kind=RKIND) :: pres, temp, es, qvs
+
+      !
+      ! Scale all distances
+      !
+
+      a_scale = 1.0
+
+      grid % xCell % array = grid % xCell % array * a_scale
+      grid % yCell % array = grid % yCell % array * a_scale
+      grid % zCell % array = grid % zCell % array * a_scale
+      grid % xVertex % array = grid % xVertex % array * a_scale
+      grid % yVertex % array = grid % yVertex % array * a_scale
+      grid % zVertex % array = grid % zVertex % array * a_scale
+      grid % xEdge % array = grid % xEdge % array * a_scale
+      grid % yEdge % array = grid % yEdge % array * a_scale
+      grid % zEdge % array = grid % zEdge % array * a_scale
+      grid % dvEdge % array = grid % dvEdge % array * a_scale
+      grid % dcEdge % array = grid % dcEdge % array * a_scale
+      grid % areaCell % array = grid % areaCell % array * a_scale**2.0
+      grid % areaTriangle % array = grid % areaTriangle % array * a_scale**2.0
+      grid % kiteAreasOnVertex % array = grid % kiteAreasOnVertex % array * a_scale**2.0
+
+      weightsOnEdge     =&gt; grid % weightsOnEdge % array
+      nEdgesOnEdge      =&gt; grid % nEdgesOnEdge % array
+      edgesOnEdge       =&gt; grid % edgesOnEdge % array
+      
+      nz1 = grid % nVertLevels
+      nz = nz1 + 1
+      nCellsSolve = grid % nCellsSolve
+
+      zgrid =&gt; grid % zgrid % array
+      rdzw =&gt; grid % rdzw % array
+      dzu =&gt; grid % dzu % array
+      rdzu =&gt; grid % rdzu % array
+      fzm =&gt; grid % fzm % array
+      fzp =&gt; grid % fzp % array
+      zx =&gt; grid % zx % array
+      zz =&gt; grid % zz % array
+      hx =&gt; grid % hx % array
+      dss =&gt; grid % dss % array
+
+      ppb =&gt; diag % pressure_base % array
+      pb =&gt; diag % exner_base % array
+      rb =&gt; diag % rho_base % array
+      tb =&gt; diag % theta_base % array
+      rtb =&gt; diag % rtheta_base % array
+      p =&gt; diag % exner % array
+      cqw =&gt; diag % cqw % array
+
+      rho =&gt; state % rho % array
+
+      pp =&gt; diag % pressure_p % array
+      rr =&gt; diag % rho_p % array
+      t =&gt; state % theta % array      
+      rt =&gt; diag % rtheta_p % array
+      u =&gt; state % u % array
+      ru =&gt; diag % ru % array
+
+      scalars =&gt; state % scalars % array
+
+      index_qv = state % index_qv
+
+      scalars(:,:,:) = 0.
+
+      call initialize_advection_rk(grid) 
+      call initialize_deformation_weights(grid) 
+
+      xnutr = 0.
+      zd = 12000.
+
+      p0 = 1.e+05
+      rcp = rgas/cp
+      rcv = rgas/(cp-rgas)
+
+     write(0,*) ' point 1 in test case setup '
+
+! We may pass in an hx(:,:) that has been precomputed elsewhere.
+! For now it is independent of k
+
+      do iCell=1,grid % nCells
+        do k=1,nz
+          hx(k,iCell) = 0.  ! squall line or supercell on flat plane
+        enddo
+      enddo
+
+      !     metrics for hybrid coordinate and vertical stretching
+
+      str = 1.0
+      zt = 20000.
+      dz = zt/float(nz1)
+
+!      write(0,*) ' dz = ',dz
+      write(0,*) ' hx computation complete '
+
+      do k=1,nz
+                
+!           sh(k) is the stretching specified for height surfaces
+
+            zc(k) = zt*(real(k-1)*dz/zt)**str 
+                                
+!           to specify specific heights zc(k) for coordinate surfaces,
+!           input zc(k) 
+!           zw(k) is the hieght of zeta surfaces
+!                zw(k) = (k-1)*dz yields constant dzeta
+!                        and nonconstant dzeta/dz
+!                zw(k) = sh(k)*zt yields nonconstant dzeta
+!                        and nearly constant dzeta/dz 
+
+!            zw(k) = float(k-1)*dz
+            zw(k) = zc(k)
+!
+!           ah(k) governs the transition between terrain-following 
+!           and pureheight coordinates
+!                ah(k) = 0 is a terrain-following coordinate
+!                ah(k) = 1 is a height coordinate

+!            ah(k) = 1.-cos(.5*pii*(k-1)*dz/zt)**6
+            ah(k) = 1.
+!            write(0,*) ' k, zc, zw, ah ',k,zc(k),zw(k),ah(k)                        
+      end do
+      do k=1,nz1
+         dzw (k) = zw(k+1)-zw(k)
+         rdzw(k) = 1./dzw(k)
+         zu(k  ) = .5*(zw(k)+zw(k+1))
+      end do
+      do k=2,nz1
+         dzu (k)  = .5*(dzw(k)+dzw(k-1))
+         rdzu(k)  =  1./dzu(k)
+         fzp (k)  = .5* dzw(k  )/dzu(k)
+         fzm (k)  = .5* dzw(k-1)/dzu(k)
+         rdzwp(k) = dzw(k-1)/(dzw(k  )*(dzw(k)+dzw(k-1)))
+         rdzwm(k) = dzw(k  )/(dzw(k-1)*(dzw(k)+dzw(k-1)))
+      end do
+
+!**********  how are we storing cf1, cf2 and cf3?
+
+      COF1 = (2.*DZU(2)+DZU(3))/(DZU(2)+DZU(3))*DZW(1)/DZU(2) 
+      COF2 =     DZU(2)        /(DZU(2)+DZU(3))*DZW(1)/DZU(3) 
+      CF1  = FZP(2) + COF1
+      CF2  = FZM(2) - COF1 - COF2
+      CF3  = COF2       
+
+!      d1  = .5*dzw(1)
+!      d2  = dzw(1)+.5*dzw(2)
+!      d3  = dzw(1)+dzw(2)+.5*dzw(3)
+!      cf1 = d2*d3*(d3-d2)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+!      cf2 = d1*d3*(d1-d3)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+!      cf3 = d1*d2*(d2-d1)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+
+      grid % cf1 % scalar = cf1
+      grid % cf2 % scalar = cf2
+      grid % cf3 % scalar = cf3
+
+      do iCell=1,grid % nCells
+        do k=1,nz        
+            zgrid(k,iCell) = ah(k)*(zc(k)*(1.-hx(k,iCell)/zt)+hx(k,iCell)) &amp;
+                           + (1.-ah(k)) * zc(k)        
+        end do
+        do k=1,nz1
+          zz (k,iCell) = (zw(k+1)-zw(k))/(zgrid(k+1,iCell)-zgrid(k,iCell))
+        end do
+      end do
+
+      do i=1, grid % nEdges
+        iCell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+        iCell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+        do k=1,nz
+          zx (k,i) = (zgrid(k,iCell2)-zgrid(k,iCell1)) / grid % dcEdge % array(i)
+        end do
+      end do
+      do i=1, grid % nCells
+        do k=1,nz1
+          ztemp = .5*(zgrid(k+1,i)+zgrid(k,i))
+          dss(k,i) = 0.
+          ztemp = zgrid(k,i)
+          if(ztemp.gt.zd+.1)  then
+             dss(k,i) = dss(k,i)+xnutr*sin(.5*pii*(ztemp-zd)/(zt-zd))**2
+          end if
+        end do
+      enddo
+
+!
+! convective initialization
+!
+         ztr    = 12000.
+         thetar = 343.
+         ttr    = 213.
+         thetas = 300.5
+
+!         write(0,*) ' rgas, cp, gravity ',rgas,cp, gravity
+
+      if ( config_test_case == 4) then ! squall line parameters
+         um = 12.
+         us = 10.
+         zts = 2500.
+      else if (config_test_case == 5) then !supercell parameters
+         um = 30.
+         us = 15.
+         zts = 5000.
+      end if
+
+         do i=1,grid % nCells
+            do k=1,nz1
+               ztemp = .5*(zgrid(k,i)+zgrid(k+1,i))
+               if(ztemp .gt. ztr) then
+                  t (k,i) = thetar*exp(9.8*(ztemp-ztr)/(1003.*ttr))
+                  rh(k,i) = 0.25
+               else
+                  t (k,i) = 300.+43.*(ztemp/ztr)**1.25
+                  rh(k,i) = (1.-0.75*(ztemp/ztr)**1.25)
+                  if(t(k,i).lt.thetas) t(k,i) = thetas
+               end if
+               tb(k,i) = t(k,i)
+               thi(k,i) = t(k,i)
+               tbi(k,i) = t(k,i)
+               cqw(k,i) = 1.
+               cqwb(k,i) = 1.
+            end do
+         end do
+
+!         rh(:,:) = 0.
+
+!  set the velocity field - we are on a plane here.
+
+         do i=1, grid % nEdges
+            cell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+            cell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+            if(cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve) then
+            do k=1,nz1
+               ztemp = .25*( zgrid(k,cell1 )+zgrid(k+1,cell1 )  &amp;
+                            +zgrid(k,cell2)+zgrid(k+1,cell2))
+               if(ztemp.lt.zts)  then
+                  u(k,i) = um*ztemp/zts
+               else
+                  u(k,i) = um
+               end if
+               if(i == 1 ) grid % u_init % array(k) = u(k,i) - us
+               u(k,i) = cos(grid % angleEdge % array(i)) * (u(k,i) - us)
+            end do
+            end if
+         end do
+
+         call dmpar_bcast_reals(dminfo, nz1, grid % u_init % array)
+
+!
+!    for reference sounding 
+!
+     do itr=1,30
+
+      pitop = 1.-.5*dzw(1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,1,1))/(cp*t(1,1)*zz(1,1))
+      pibtop = 1.-.5*dzw(1)*gravity*(1.+qvb(1))/(cp*tb(1,1)*zz(1,1))
+      do k=2,nz1
+         pitop = pitop-dzu(k)*gravity/(cp*cqw(k,1)*.5*(t(k,1)+t(k-1,1))   &amp;
+                                   *.5*(zz(k,1)+zz(k-1,1)))
+         pibtop = pibtop-dzu(k)*gravity/(cp*cqwb(k,1)*.5*(tb(k,1)+tb(k-1,1))   &amp;
+                                   *.5*(zz(k,1)+zz(k-1,1)))
+
+         !write(0,*) k,pitop,tb(k,1),dzu(k),tb(k,1)
+      end do
+      pitop = pitop-.5*dzw(nz1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,nz1,1))/(cp*t(nz1,1)*zz(nz1,1))
+      pibtop = pibtop-.5*dzw(nz1)*gravity*(1.+qvb(nz1))/(cp*tb(nz1,1)*zz(nz1,1))
+
+      call dmpar_bcast_real(dminfo, pitop)
+      call dmpar_bcast_real(dminfo, pibtop)
+
+      ptopb = p0*pibtop**(1./rcp)
+      write(6,*) 'ptopb = ',.01*ptopb
+
+      do i=1, grid % nCells
+         pb(nz1,i) = pibtop+.5*dzw(nz1)*gravity*(1.+qvb(nz1))/(cp*tb(nz1,i)*zz(nz1,i))
+         p (nz1,i) = pitop+.5*dzw(nz1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,nz1,i))/(cp*t (nz1,i)*zz(nz1,i))
+         do k=nz1-1,1,-1
+            pb(k,i)  = pb(k+1,i) + dzu(k+1)*gravity/(cp*cqwb(k+1,i)*.5*(tb(k,i)+tb(k+1,i))   &amp;
+                                           *.5*(zz(k,i)+zz(k+1,i)))
+            p (k,i)  = p (k+1,i) + dzu(k+1)*gravity/(cp*cqw(k+1,i)*.5*(t (k,i)+t (k+1,i))   &amp;
+                                           *.5*(zz(k,i)+zz(k+1,i)))
+         end do
+         do k=1,nz1
+            rb (k,i) = pb(k,i)**(1./rcv)/((rgas/p0)*tb(k,i)*zz(k,i))
+            rtb(k,i) = rb(k,i)*tb(k,i)
+            rr (k,i) = p (k,i)**(1./rcv)/((rgas/p0)*t (k,i)*zz(k,i))-rb(k,i)
+         end do
+      end do
+
+     !
+     ! update water vapor mixing ratio from humidity profile
+     !
+      do i= 1,grid%nCells
+         do k=1,nz1
+            temp     = p(k,i)*thi(k,i)
+            pres     = p0*p(k,i)**(1./rcp)
+            qvs      = 380.*exp(17.27*(temp-273.)/(temp-36.))/pres
+            scalars(index_qv,k,i) = amin1(0.014,rh(k,i)*qvs)
+         end do
+      end do
+
+      do k=1,nz1
+!*********************************************************************
+!           QVB = QV INCLUDES MOISTURE IN REFERENCE STATE
+!            qvb(k) = scalars(index_qv,k,1)
+                                        
+!           QVB = 0 PRODUCES DRY REFERENCE STATE
+            qvb(k) = 0.
+!*********************************************************************
+      end do
+
+      do i= 1,grid%nCells
+         do k=1,nz1
+            t (k,i) = thi(k,i)*(1.+1.61*scalars(index_qv,k,i))
+            tb(k,i) = tbi(k,i)*(1.+1.61*qvb(k))
+         end do
+         do k=2,nz1
+            cqw (k,i) = 1./(1.+.5*(scalars(index_qv,k,i)+scalars(index_qv,k-1,i)))
+            cqwb(k,i) = 1./(1.+.5*(qvb(k)+qvb(k-1)))
+         end do
+      end do
+
+      end do !end of iteration loop
+
+      write(0,*) ' base state sounding '
+      write(0,*) ' k,     pb,     rb,     tb,     rtb,     t,     rr,      p,    qvb'
+      do k=1,grid%nVertLevels
+         write (0,'(i2,8(2x,f19.15))') k,pb(k,1),rb(k,1),tb(k,1),rtb(k,1),t(k,1),rr(k,1),p(k,1),qvb(k)
+      end do
+
+!
+!     potential temperature perturbation
+!
+!      delt = -10.
+!      delt = -0.01
+      delt = 3.
+      radx  = 10000.
+      radz  = 1500.
+      zcent = 1500.
+
+      if (config_test_case == 4) then          ! squall line prameters
+         call dmpar_max_real(dminfo, maxval(grid % xCell % array(:)), xmid)
+         xmid = xmid * 0.5
+         ymid = 0.0          ! Not used for squall line
+      else if (config_test_case == 5) then     ! supercell parameters
+         call dmpar_max_real(dminfo, maxval(grid % xCell % array(:)), xmid)
+         call dmpar_max_real(dminfo, maxval(grid % yCell % array(:)), ymid)
+         xmid = xmid * 0.5
+         ymid = ymid * 0.5
+      end if
+
+      do i=1, grid % nCells
+        xloc = grid % xCell % array(i) - xmid
+        if (config_test_case == 4) then 
+           yloc = 0.                            !squall line setting
+        else if (config_test_case == 5) then
+           yloc = grid % yCell % array(i) - ymid !supercell setting
+        end if
+
+        do k = 1,nz1
+          ztemp     = .5*(zgrid(k+1,i)+zgrid(k,i))
+          rad =sqrt((xloc/radx)**2+(yloc/radx)**2+((ztemp-zcent)/radz)**2)
+          if(rad.lt.1)  then
+            thi(k,i) = thi(k,i) + delt*cos(.5*pii*rad)**2
+          end if
+           t (k,i) = thi(k,i)*(1.+1.61*scalars(index_qv,k,i))
+        end do
+      end do
+
+      do itr=1,30
+
+        pitop = 1.-.5*dzw(1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,1,1))/(cp*t(1,1)*zz(1,1))
+        do k=2,nz1
+          pitop = pitop-dzu(k)*gravity/(cp*cqw(k,1)*.5*(t (k,1)+t (k-1,1)) &amp;
+                                                  *.5*(zz(k,1)+zz(k-1,1)))
+        end do
+        pitop = pitop - .5*dzw(nz1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,nz1,1))/(cp*t(nz1,1)*zz(nz1,1))
+        ptop = p0*pitop**(1./rcp)
+        write(0,*) 'ptop  = ',.01*ptop, .01*ptopb
+
+        call dmpar_bcast_real(dminfo, pitop)
+
+        do i = 1, grid % nCells
+
+          pp(nz1,i) = ptop-ptopb+.5*dzw(nz1)*gravity*   &amp;
+                       (rr(nz1,i)+(rr(nz1,i)+rb(nz1,i))*scalars(index_qv,nz1,i))
+          do k=nz1-1,1,-1
+!             pp(k,i) = pp(k+1,i)+.5*dzu(k+1)*gravity*                   &amp;
+!                            (rr(k  ,i)+(rr(k  ,i)+rb(k  ,i))*scalars(index_qv,k  ,i)  &amp;
+!                            +rr(k+1,i)+(rr(k+1,i)+rb(k+1,i))*scalars(index_qv,k+1,i))
+               pp(k,i) = pp(k+1,i)+dzu(k+1)*gravity*(    &amp;
+                            fzm(k+1)*(rb(k+1,i)*(scalars(index_qv,k+1,i)-qvb(k+1))    &amp;
+                                     +rr(k+1,i)*(1.+scalars(index_qv,k+1,i)))         &amp;
+                           +fzp(k+1)*(rb(k  ,i)*(scalars(index_qv,k  ,i)-qvb(k))      &amp;
+                                     +rr(k  ,i)*(1.+scalars(index_qv,k  ,i))))
+          end do
+          if (itr==1.and.i==1) then
+          do k=1,nz1
+          print *, &quot;pp-check&quot;, pp(k,i) 
+          end do
+          end if
+          do k=1,nz1
+             rt(k,i) = (pp(k,i)/(rgas*zz(k,i))                   &amp;
+                     -rtb(k,i)*(p(k,i)-pb(k,i)))/p(k,i)       
+             p (k,i) = (zz(k,i)*(rgas/p0)*(rtb(k,i)+rt(k,i)))**rcv
+             rr(k,i) = (rt(k,i)-rb(k,i)*(t(k,i)-tb(k,i)))/t(k,i)
+          end do
+
+        end do ! loop over cells
+
+      end do !  iteration loop
+!----------------------------------------------------------------------
+!
+      do k=1,nz1
+        grid % qv_init % array(k) = scalars(index_qv,k,1)
+      end do
+
+      t_init_1d(:) = t(:,1)
+      call dmpar_bcast_reals(dminfo, nz1, t_init_1d)
+      call dmpar_bcast_reals(dminfo, nz1, grid % qv_init % array)
+
+      do i=1,grid % ncells
+         do k=1,nz1
+            grid % t_init % array(k,i) = t_init_1d(k)
+            rho(k,i) = rb(k,i)+rr(k,i)
+         end do
+      end do
+
+      do i=1,grid % nEdges
+        cell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+        cell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+        if(cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve) then
+          do k=1,nz1
+            ru (k,i)  = 0.5*(rho(k,cell1)+rho(k,cell2))*u(k,i)    
+          end do
+        end if
+      end do
+
+
+      !
+      !  we are assuming w and rw are zero for this initialization
+      !  i.e., no terrain
+      !
+       diag % rw % array = 0.
+       state % w % array = 0.
+
+       grid % zf % array = 0.
+       grid % zf3% array = 0.
+       grid % zb % array = 0.
+       grid % zb3% array = 0.
+
+      !
+      ! Generate rotated Coriolis field
+      !
+      do iEdge=1,grid % nEdges
+         grid % fEdge % array(iEdge) = 0.
+      end do
+
+      do iVtx=1,grid % nVertices
+         grid % fVertex % array(iVtx) = 0.
+      end do
+
+      !
+      ! Compute mass fluxes tangential to each edge (i.e., through the faces of dual grid cells)
+      !
+      diag % v % array(:,:) = 0.0
+      do iEdge = 1, grid%nEdges
+         do i=1,nEdgesOnEdge(iEdge)
+            eoe = edgesOnEdge(i,iEdge)
+            if (eoe &gt; 0) then
+               do k = 1, grid%nVertLevels
+                 diag % v % array(k,iEdge) = diag % v %array(k,iEdge) + weightsOnEdge(i,iEdge) * state % u % array(k, eoe)
+              end do
+            end if
+         end do
+      end do
+
+     ! write(0,*) ' k,u_init, t_init, qv_init '
+     ! do k=1,grid%nVertLevels
+     !   write(0,'(i2,3(2x,f14.10)') k,grid % u_init % array(k),grid % t_init% array(k),grid % qv_init % array(k)
+     ! end do
+
+   end subroutine nhyd_test_case_squall_line
+
+
+!----------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
+
+   subroutine nhyd_test_case_mtn_wave(grid, state, diag, test_case)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! Setup baroclinic wave test case from Jablonowski and Williamson 2008 (QJRMS)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+      implicit none
+
+      type (mesh_type), intent(inout) :: grid
+      type (state_type), intent(inout) :: state
+      type (diag_type), intent(inout) :: diag
+      integer, intent(in) :: test_case
+
+      real (kind=RKIND), parameter :: t0=288., hm=250.
+
+      real (kind=RKIND), dimension(:), pointer :: rdzw, dzu, rdzu, fzm, fzp
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: zgrid, zx, zz, hx, cqw
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:), pointer :: ppb, pb, rho, rb, rr, tb, rtb, p, pp, dss, t, rt, u, ru 
+      real (kind=RKIND), dimension(:,:,:), pointer :: scalars, deriv_two, zf, zf3, zb, zb3
+
+      !This is temporary variable here. It just need when calculate tangential velocity v.
+      integer :: eoe, j
+      integer, dimension(:), pointer :: nEdgesOnEdge 
+      integer, dimension(:,:), pointer :: edgesOnEdge, CellsOnEdge
+      real, dimension(:), pointer :: dvEdge, AreaCell, xCell, yCell 
+      real, dimension(:,:), pointer :: weightsOnEdge
+
+      integer :: iCell, iCell1, iCell2 , iEdge, vtx1, vtx2, ivtx, i, k, nz, nz1, itr, itrp, cell1, cell2, nCellsSolve
+      integer :: index_qv
+
+      real (kind=RKIND) :: ptop, pitop, ptopb, p0, flux, d2fdx2_cell1, d2fdx2_cell2
+
+      real (kind=RKIND) :: ztemp, zd, zt, dz, str
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels, grid % nCells) :: rh
+      real (kind=RKIND) :: ptmp, es, qvs, xnutr, ptemp
+      integer :: iter
+
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels + 1 ) :: zc, zw, ah
+      real (kind=RKIND), dimension(grid % nVertLevels ) :: zu, dzw, rdzwp, rdzwm
+
+      real (kind=RKIND) :: d1, d2, d3, cof1, cof2, cf1, cf2, cf3
+      real (kind=RKIND) :: um, us,  rcp, rcv
+      real (kind=RKIND) :: xmid, temp, pres, a_scale
+
+      real (kind=RKIND) :: xi, xa, xc, xla, zinv, xn2, xn2m, xn2l, sm, dzh, dzht, dzmin, z_edge, z_edge3 
+
+      integer, dimension(grid % nCells, 2) :: next_cell
+      real (kind=RKIND),  dimension(grid % nCells) :: hxzt
+      logical, parameter :: terrain_smooth = .false. 
+
+      !
+      ! Scale all distances
+      !
+
+      a_scale = 1.0
+
+      grid % xCell % array = grid % xCell % array * a_scale
+      grid % yCell % array = grid % yCell % array * a_scale
+      grid % zCell % array = grid % zCell % array * a_scale
+      grid % xVertex % array = grid % xVertex % array * a_scale
+      grid % yVertex % array = grid % yVertex % array * a_scale
+      grid % zVertex % array = grid % zVertex % array * a_scale
+      grid % xEdge % array = grid % xEdge % array * a_scale
+      grid % yEdge % array = grid % yEdge % array * a_scale
+      grid % zEdge % array = grid % zEdge % array * a_scale
+      grid % dvEdge % array = grid % dvEdge % array * a_scale
+      grid % dcEdge % array = grid % dcEdge % array * a_scale
+      grid % areaCell % array = grid % areaCell % array * a_scale**2.0
+      grid % areaTriangle % array = grid % areaTriangle % array * a_scale**2.0
+      grid % kiteAreasOnVertex % array = grid % kiteAreasOnVertex % array * a_scale**2.0
+
+      weightsOnEdge     =&gt; grid % weightsOnEdge % array
+      nEdgesOnEdge      =&gt; grid % nEdgesOnEdge % array
+      edgesOnEdge       =&gt; grid % edgesOnEdge % array  
+      dvEdge            =&gt; grid % dvEdge % array
+      AreaCell          =&gt; grid % AreaCell % array
+      CellsOnEdge       =&gt; grid % CellsOnEdge % array
+      deriv_two         =&gt; grid % deriv_two % array
+      
+      nz1 = grid % nVertLevels
+      nz = nz1 + 1
+      nCellsSolve = grid % nCellsSolve
+
+      zgrid =&gt; grid % zgrid % array
+      zf =&gt; grid % zf % array
+      zf3 =&gt; grid % zf3 % array
+      zb =&gt; grid % zb % array
+      zb3 =&gt; grid % zb3 % array
+      rdzw =&gt; grid % rdzw % array
+      dzu =&gt; grid % dzu % array
+      rdzu =&gt; grid % rdzu % array
+      fzm =&gt; grid % fzm % array
+      fzp =&gt; grid % fzp % array
+      zx =&gt; grid % zx % array
+      zz =&gt; grid % zz % array
+      hx =&gt; grid % hx % array
+      dss =&gt; grid % dss % array

+      xCell =&gt; grid % xCell % array
+      yCell =&gt; grid % yCell % array
+
+      ppb =&gt; diag % pressure_base % array
+      pb =&gt; diag % exner_base % array
+      rb =&gt; diag % rho_base % array
+      tb =&gt; diag % theta_base % array
+      rtb =&gt; diag % rtheta_base % array
+      p =&gt; diag % exner % array
+      cqw =&gt; diag % cqw % array
+
+      rho =&gt; state % rho % array
+
+      pp =&gt; diag % pressure_p % array
+      rr =&gt; diag % rho_p % array
+      t =&gt; state % theta % array      
+      rt =&gt; diag % rtheta_p % array
+      u =&gt; state % u % array
+      ru =&gt; diag % ru % array
+
+      scalars =&gt; state % scalars % array
+
+      index_qv = state % index_qv
+
+      scalars(:,:,:) = 0.
+
+      call initialize_advection_rk(grid) 
+      call initialize_deformation_weights(grid) 
+
+      xnutr = 0.1
+      zd = 10500.
+
+      p0 = 1.e+05
+      rcp = rgas/cp
+      rcv = rgas/(cp-rgas)
+
+      ! for hx computation
+      xa = 5000. !SHP - should be changed based on grid distance 
+      xla = 4000.
+      xc = maxval (grid % xCell % array(:))/2. 
+
+      !     metrics for hybrid coordinate and vertical stretching
+      str = 1.0
+      zt = 21000.
+      dz = zt/float(nz1)
+!      write(0,*) ' dz = ',dz
+
+      do k=1,nz
+                
+!           sh(k) is the stretching specified for height surfaces
+
+            zc(k) = zt*(real(k-1)*dz/zt)**str 
+                                
+!           to specify specific heights zc(k) for coordinate surfaces,
+!           input zc(k) 
+!           zw(k) is the hieght of zeta surfaces
+!                zw(k) = (k-1)*dz yields constant dzeta
+!                        and nonconstant dzeta/dz
+!                zw(k) = sh(k)*zt yields nonconstant dzeta
+!                        and nearly constant dzeta/dz 
+
+!            zw(k) = float(k-1)*dz
+            zw(k) = zc(k)
+!
+!           ah(k) governs the transition between terrain-following 
+!           and pureheight coordinates
+!                ah(k) = 0 is a terrain-following coordinate
+!                ah(k) = 1 is a height coordinate

+!            ah(k) = 1.-cos(.5*pii*(k-1)*dz/zt)**6
+            ah(k) = 1.
+!            write(0,*) ' k, zc, zw, ah ',k,zc(k),zw(k),ah(k)                        
+      end do
+      do k=1,nz1
+         dzw (k) = zw(k+1)-zw(k)
+         rdzw(k) = 1./dzw(k)
+         zu(k  ) = .5*(zw(k)+zw(k+1))
+      end do
+      do k=2,nz1
+         dzu (k)  = .5*(dzw(k)+dzw(k-1))
+         rdzu(k)  =  1./dzu(k)
+         fzp (k)  = .5* dzw(k  )/dzu(k)
+         fzm (k)  = .5* dzw(k-1)/dzu(k)
+         rdzwp(k) = dzw(k-1)/(dzw(k  )*(dzw(k)+dzw(k-1)))
+         rdzwm(k) = dzw(k  )/(dzw(k-1)*(dzw(k)+dzw(k-1)))
+      end do
+
+!**********  how are we storing cf1, cf2 and cf3?
+
+      d1  = .5*dzw(1)
+      d2  = dzw(1)+.5*dzw(2)
+      d3  = dzw(1)+dzw(2)+.5*dzw(3)
+      !cf1 = d2*d3*(d3-d2)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+      !cf2 = d1*d3*(d1-d3)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+      !cf3 = d1*d2*(d2-d1)/(d2*d3*(d3-d2)+d1*d3*(d1-d3)+d1*d2*(d2-d1))
+
+      cof1 = (2.*dzu(2)+dzu(3))/(dzu(2)+dzu(3))*dzw(1)/dzu(2)
+      cof2 =     dzu(2)        /(dzu(2)+dzu(3))*dzw(1)/dzu(3)
+      cf1  = fzp(2) + cof1
+      cf2  = fzm(2) - cof1 - cof2
+      cf3  = cof2
+
+      grid % cf1 % scalar = cf1
+      grid % cf2 % scalar = cf2
+      grid % cf3 % scalar = cf3
+
+! setting for terrain
+      do iCell=1,grid % nCells
+         xi = grid % xCell % array(iCell)
+         !====1. for pure cosine mountain
+         ! if(abs(xi-xc).ge.2.*xa)  then
+         !    hx(1,iCell) = 0.
+         ! else
+         !    hx(1,iCell) = hm*cos(.5*pii*(xi-xc)/(2.*xa))**2.
+         ! end if
+
+         !====2. for cosine mountain
+         !if(abs(xi-xc).lt.xa)  THEN
+         !     hx(1,iCell) = hm*cos(pii*(xi-xc)/xla)**2. *cos(.5*pii*(xi-xc)/xa )**2.
+         ! else
+         !    hx(1,iCell) = 0.
+         ! end if
+
+         !====3. for shock mountain 
+         hx(1,iCell) = hm*exp(-((xi-xc)/xa)**2)*cos(pii*(xi-xc)/xla)**2.
+
+         hx(nz,iCell) = zt
+
+!***** SHP -&gt; get the temporary point information for the neighbor cell -&gt;&gt; should be changed!!!!! 
+         do i=1,grid % nCells 
+            !option 1
+            !IF(yCell(i).eq.yCell(iCell).and.xCell(i).eq.xCell(iCell)-sqrt(3.)*grid % dcEdge % array(1)) next_cell(iCell,1) = i 
+            !IF(yCell(i).eq.yCell(iCell).and.xCell(i).eq.xCell(iCell)+sqrt(3.)*grid % dcEdge % array(1)) next_cell(iCell,2) = i 
+            !option 2
+            next_cell(iCell,1) = iCell - 8 ! note ny=4
+            next_cell(iCell,2) = iCell + 8 ! note ny=4
+
+            if (xCell(iCell).le. 3.*grid % dcEdge % array(1)) then
+                next_cell(iCell,1) = 1
+            else if (xCell(iCell).ge. maxval(xCell(:))-3.*grid % dcEdge % array(1)) then
+                next_cell(iCell,2) = 1
+            end if
+
+         end do
+      enddo
+      
+      write(0,*) ' hx computation complete '
+
+
+! smoothing grid for the upper level &gt;&gt; but not propoer for parallel programing 
+      dzmin=.7
+      do k=2,nz1
+         sm = .25*min((zc(k)-zc(k-1))/dz,1.)
+         do i=1,grid % nCells
+            hx(k,i) = hx(k-1,i)
+         end do
+
+         do iter = 1,20 !iteration for smoothing
+
+            do i=1,grid % nCells
+               hxzt(i) = hx(k,i) + sm*(hx(k,next_cell(i,2))-2.*hx(k,i)+hx(k,next_cell(i,1)))
+            end do
+            dzh = zc(k) - zc(k-1)
+            do i=1,grid % nCells
+               dzht = zc(k)+hxzt(i) - zc(k-1)-hx(k-1,i)
+               if(dzht.lt.dzh)  dzh = dzht
+            end do
+
+            if(dzh.gt.dzmin*(zc(k)-zc(k-1)))  then
+               do i=1,grid % nCells
+                  hx(k,i) = hxzt(i)
+               end do
+            else 
+               goto 99  !SHP - this algorithm should be changed
+            end if
+
+         end do !end of iteration for smoothing
+99       print *,&quot;PASS-SHP&quot;
+      end do
+
+      do iCell=1,grid % nCells
+        do k=1,nz
+            if (terrain_smooth) then
+            zgrid(k,iCell) = ah(k)*(zc(k)*(1.-hx(k,iCell)/zt)+hx(k,iCell)) &amp;
+                           + (1.-ah(k)) * zc(k)
+            else
+            zgrid(k,iCell) = ah(k)*(zc(k)*(1.-hx(1,iCell)/zt)+hx(1,iCell)) &amp;
+                           + (1.-ah(k)) * zc(k)
+            end if
+        end do
+        do k=1,nz1
+          zz (k,iCell) = (zw(k+1)-zw(k))/(zgrid(k+1,iCell)-zgrid(k,iCell))
+        end do
+      end do
+
+      do i=1, grid % nEdges
+        iCell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+        iCell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+        do k=1,nz
+          zx (k,i) = (zgrid(k,iCell2)-zgrid(k,iCell1)) / grid % dcEdge % array(i)
+        end do
+      end do
+      do i=1, grid % nCells
+        do k=1,nz1
+          ztemp = .5*(zgrid(k+1,i)+zgrid(k,i))
+          dss(k,i) = 0.
+          ztemp = zgrid(k,i)
+          if(ztemp.gt.zd+.1)  then
+             dss(k,i) = dss(k,i)+xnutr*sin(.5*pii*(ztemp-zd)/(zt-zd))**2
+          end if
+        end do
+      enddo
+
+      write(0,*) ' grid metrics setup complete '
+
+!
+! mountain wave initialization
+!
+         !SHP-original
+         !zinv = 1000.
+         !SHP-schar case
+         zinv = 3000.
+
+         xn2  = 0.0001
+         xn2m = 0.0000
+         xn2l = 0.0001
+
+         um = 10.
+         us = 0.
+
+         do i=1,grid % nCells
+            do k=1,nz1
+               ztemp   = .5*(zgrid(k,i)+zgrid(k+1,i))
+               tb(k,i) =  t0*(1. + xn2m/gravity*ztemp) 
+               if(ztemp .le. zinv) then
+                  t (k,i) = t0*(1.+xn2l/gravity*ztemp)
+               else
+                  t (k,i) = t0*(1.+xn2l/gravity*zinv+xn2/gravity*(ztemp-zinv)) 
+               end if
+                  rh(k,i) = 0. 
+            end do
+         end do
+
+!  set the velocity field - we are on a plane here.
+
+         do i=1, grid % nEdges
+            cell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+            cell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+            if(cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve) then
+            do k=1,nz1
+               ztemp = .25*( zgrid(k,cell1 )+zgrid(k+1,cell1 )  &amp;
+                            +zgrid(k,cell2)+zgrid(k+1,cell2))
+               u(k,i) = um
+               if(i == 1 ) grid % u_init % array(k) = u(k,i) - us
+               u(k,i) = cos(grid % angleEdge % array(i)) * (u(k,i) - us) 
+            end do
+            end if
+         end do
+
+!
+!     reference sounding based on dry atmosphere
+!
+      pitop = 1.-.5*dzw(1)*gravity/(cp*tb(1,1)*zz(1,1))
+      do k=2,nz1
+         pitop = pitop-dzu(k)*gravity/(cp*(fzm(k)*tb(k,1)+fzp(k)*tb(k-1,1))   &amp;
+                                         *(fzm(k)*zz(k,1)+fzp(k)*zz(k-1,1)))
+      end do
+      pitop = pitop-.5*dzw(nz1)*gravity/(cp*tb(nz1,1)*zz(nz1,1))
+      ptopb = p0*pitop**(1./rcp)
+                
+      do i=1, grid % nCells
+         pb(nz1,i) = pitop+.5*dzw(nz1)*gravity/(cp*tb(nz1,i)*zz(nz1,i))
+         p (nz1,i) = pitop+.5*dzw(nz1)*gravity/(cp*t (nz1,i)*zz(nz1,i))
+         do k=nz1-1,1,-1
+            pb(k,i)  = pb(k+1,i) + dzu(k+1)*gravity/(cp*.5*(tb(k,i)+tb(k+1,i))   &amp;
+                                           *.5*(zz(k,i)+zz(k+1,i)))
+            p (k,i)  = p (k+1,i) + dzu(k+1)*gravity/(cp*.5*(t (k,i)+t (k+1,i))   &amp;
+                                           *.5*(zz(k,i)+zz(k+1,i)))
+         end do
+         do k=1,nz1
+            rb (k,i) = pb(k,i)**(1./rcv)/((rgas/p0)*tb(k,i)*zz(k,i))
+            rtb(k,i) = rb(k,i)*tb(k,i)
+            rr (k,i) = p (k,i)**(1./rcv)/((rgas/p0)*t (k,i)*zz(k,i))-rb(k,i)
+            cqw(k,i) = 1.
+         end do
+      end do
+
+       write(0,*) ' ***** base state sounding ***** '
+       write(0,*) 'k       pb        p         rb         rtb         rr          tb          t'
+       do k=1,grid%nVertLevels
+          write(0,'(i2,7(2x,f14.9))') k,pb(k,1),p(k,1),rb(k,1),rtb(k,1),rr(k,1),tb(k,1),t(k,1)
+       end do

+       scalars(index_qv,:,:) = 0.
+
+!-------------------------------------------------------------------
+!     ITERATIONS TO CONVERGE MOIST SOUNDING
+      do itr=1,30
+        pitop = 1.-.5*dzw(1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,1,1))/(cp*t(1,1)*zz(1,1))
+
+        do k=2,nz1
+          pitop = pitop-dzu(k)*gravity/(cp*cqw(k,1)*(fzm(k)*t (k,1)+fzp(k)*t (k-1,1)) &amp;
+                                                   *(fzm(k)*zz(k,1)+fzp(k)*zz(k-1,1)))
+        end do
+        pitop = pitop - .5*dzw(nz1)*gravity*(1.+scalars(index_qv,nz1,1))/(cp*t(nz1,1)*zz(nz1,1))
+        ptop = p0*pitop**(1./rcp)
+
+        do i = 1, grid % nCells
+
+           pp(nz1,i) = ptop-ptopb+.5*dzw(nz1)*gravity*   &amp;
+                       (rr(nz1,i)+(rr(nz1,i)+rb(nz1,i))*scalars(index_qv,nz1,i))
+           do k=nz1-1,1,-1
+              pp(k,i) = pp(k+1,i)+dzu(k+1)*gravity*                   &amp;
+                            (fzm(k)*(rr(k  ,i)+(rr(k  ,i)+rb(k  ,i))*scalars(index_qv,k  ,i))  &amp;
+                            +fzp(k)*(rr(k+1,i)+(rr(k+1,i)+rb(k+1,i))*scalars(index_qv,k+1,i)))
+           end do
+           do k=1,nz1
+              rt(k,i) = (pp(k,i)/(rgas*zz(k,i))                   &amp;
+                      -rtb(k,i)*(p(k,i)-pb(k,i)))/p(k,i)
+              p (k,i) = (zz(k,i)*(rgas/p0)*(rtb(k,i)+rt(k,i)))**rcv
+              rr(k,i) = (rt(k,i)-rb(k,i)*(t(k,i)-tb(k,i)))/t(k,i)
+           end do
+!
+!     update water vapor mixing ratio from humitidty profile
+!
+           do k=1,nz1
+              temp   = p(k,i)*t(k,i)
+              pres   = p0*p(k,i)**(1./rcp)
+              qvs    = 380.*exp(17.27*(temp-273.)/(temp-36.))/pres
+              scalars(index_qv,k,i) = amin1(0.014,rh(k,i)*qvs)
+           end do
+                         
+           do k=1,nz1
+              t (k,i) = t(k,i)*(1.+1.61*scalars(index_qv,k,i))
+           end do
+           do k=2,nz1
+              cqw(k,i) = 1./(1.+.5*( scalars(index_qv,k-1,i)  &amp;
+                                    +scalars(index_qv,k  ,i)))
+           end do
+
+        end do ! loop over cells
+
+      end do !  iteration loop
+!----------------------------------------------------------------------
+!
+      write(0,*) ' *** sounding for the simulation ***'
+      write(0,*) '    z       theta       pres         qv       rho_m        u        rr'
+      do k=1,nz1
+         write(6,'(8(f14.9,2x))') .5*(zgrid(k,1)+zgrid(k+1,1))/1000.,   &amp;
+                       t(k,1)/(1.+1.61*scalars(index_qv,k,1)),        &amp;
+                       .01*p0*p(k,1)**(1./rcp),                       &amp;
+                       1000.*scalars(index_qv,k,1),                   &amp;
+                       (rb(k,1)+rr(k,1))*(1.+scalars(index_qv,k,1)),  &amp;
+                       grid % u_init % array(k), rr(k,1)
+      end do
+
+      do i=1,grid % ncells
+         do k=1,nz1
+            rho(k,i) = rb(k,i)+rr(k,i)
+         end do
+
+        do k=1,nz1
+            grid % t_init % array(k,i) = t(k,i)
+        end do
+      end do
+
+      do i=1,grid % nEdges
+        cell1 = grid % CellsOnEdge % array(1,i)
+        cell2 = grid % CellsOnEdge % array(2,i)
+        if(cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve) then
+          do k=1,nz1
+            ru (k,i)  = 0.5*(rho(k,cell1)+rho(k,cell2))*u(k,i)    
+          end do
+        end if
+      end do
+
+!
+!     pre-calculation z-metric terms in omega eqn.
+!
+      do iEdge = 1,grid % nEdges
+         cell1 = CellsOnEdge(1,iEdge)
+         cell2 = CellsOnEdge(2,iEdge)
+         if (cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve ) then
+
+            do k = 1, grid%nVertLevels
+
+               if (config_theta_adv_order == 2) then
+
+                  z_edge = (zgrid(k,cell1)+zgrid(k,cell2))/2.
+
+               else !theta_adv_order == 3 or 4 
+
+                  d2fdx2_cell1 = deriv_two(1,1,iEdge) * zgrid(k,cell1)
+                  d2fdx2_cell2 = deriv_two(1,2,iEdge) * zgrid(k,cell2)
+                  do i=1, grid % nEdgesOnCell % array (cell1)
+                     if ( grid % CellsOnCell % array (i,cell1) &gt; 0)       &amp;
+                     d2fdx2_cell1 = d2fdx2_cell1 + deriv_two(i+1,1,iEdge) * zgrid(k,grid % CellsOnCell % array (i,cell1))
+                  end do
+                  do i=1, grid % nEdgesOnCell % array (cell2)
+                     if ( grid % CellsOnCell % array (i,cell2) &gt; 0)       &amp;
+                     d2fdx2_cell2 = d2fdx2_cell2 + deriv_two(i+1,2,iEdge) * zgrid(k,grid % CellsOnCell % array (i,cell2))
+                  end do             
+             
+                  z_edge =  0.5*(zgrid(k,cell1) + zgrid(k,cell2))         &amp;
+                                - (grid % dcEdge % array(iEdge) **2) * (d2fdx2_cell1 + d2fdx2_cell2) / 12. 
+
+                  if (config_theta_adv_order == 3) then
+                     z_edge3 =  - (grid % dcEdge % array(iEdge) **2) * (d2fdx2_cell1 - d2fdx2_cell2) / 12.   
+                  else 
+                     z_edge3 = 0.
+                  end if
+
+               end if
+
+                  zb(k,1,iEdge) = (z_edge-zgrid(k,cell1))*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell1) 
+                  zb(k,2,iEdge) = (z_edge-zgrid(k,cell2))*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell2) 
+                  zb3(k,1,iEdge)=  z_edge3*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell1) 
+                  zb3(k,2,iEdge)=  z_edge3*dvEdge(iEdge)/AreaCell(cell2) 
+  
+                  if (k /= 1) then
+                     zf(k,1,iEdge) = ( fzm(k)*zz(k,cell1)+fzp(k)*zz(k-1,cell1) )*zb(k,1,iEdge)
+                     zf(k,2,iEdge) = ( fzm(k)*zz(k,cell2)+fzp(k)*zz(k-1,cell2) )*zb(k,2,iEdge)
+                     zf3(k,1,iEdge)= ( fzm(k)*zz(k,cell1)+fzp(k)*zz(k-1,cell1) )*zb3(k,1,iEdge)
+                     zf3(k,2,iEdge)= ( fzm(k)*zz(k,cell2)+fzp(k)*zz(k-1,cell2) )*zb3(k,2,iEdge)
+                  end if
+
+            end do
+
+         end if
+       end do
+
+!     for including terrain
+      state % w % array(:,:) = 0.0
+      diag % rw % array(:,:) = 0.0
+
+!
+!     calculation of omega, rw = zx * ru + zz * rw
+!
+
+      do iEdge = 1,grid % nEdges
+
+         cell1 = CellsOnEdge(1,iEdge)
+         cell2 = CellsOnEdge(2,iEdge)
+
+         if (cell1 &lt;= nCellsSolve .or. cell2 &lt;= nCellsSolve ) then
+         do k = 2, grid%nVertLevels
+            flux =  (fzm(k)*ru(k,iEdge)+fzp(k)*ru(k-1,iEdge))  
+            diag % rw % array(k,cell2) = diag % rw % array(k,cell2) + zf(k,2,iEdge)*flux 
+            diag % rw % array(k,cell1) = diag % rw % array(k,cell1) - zf(k,1,iEdge)*flux 
+
+            if (config_theta_adv_order ==3) then
+               diag % rw % array(k,cell2) = diag % rw % array(k,cell2)    &amp;
+                                            - sign(1.,ru(k,iEdge))*config_coef_3rd_order*zf3(k,2,iEdge)*flux
+               diag % rw % array(k,cell1) = diag % rw % array(k,cell1)    &amp;
+                                            + sign(1.,ru(k,iEdge))*config_coef_3rd_order*zf3(k,1,iEdge)*flux
+            end if
+
+         end do
+         end if
+
+      end do
+
+      ! Compute w from rho and rw
+      do iCell=1,grid%nCells
+         do k=2,grid%nVertLevels
+            state % w % array(k,iCell) = diag % rw % array(k,iCell)     &amp; 
+                                       / (fzp(k) * state % rho % array(k-1,iCell) + fzm(k) * state % rho % array(k,iCell))
+         end do
+      end do
+
+
+      do iEdge=1,grid % nEdges
+         grid % fEdge % array(iEdge) = 0.
+      end do
+
+      do iVtx=1,grid % nVertices
+         grid % fVertex % array(iVtx) = 0.
+      end do
+
+      !
+      ! Compute mass fluxes tangential to each edge (i.e., through the faces of dual grid cells)
+      !
+      diag % v % array(:,:) = 0.0
+      do iEdge = 1, grid%nEdges
+         do i=1,nEdgesOnEdge(iEdge)
+            eoe = edgesOnEdge(i,iEdge)
+            if (eoe &gt; 0) then
+               do k = 1, grid%nVertLevels
+                 diag % v % array(k,iEdge) = diag % v %array(k,iEdge) + weightsOnEdge(i,iEdge) * state % u % array(k, eoe)
+              end do
+            end if
+         end do
+      end do
+
+!      do k=1,grid%nVertLevels
+!        write(0,*) ' k,u_init, t_init, qv_init ',k,grid % u_init % array(k),grid % t_init% array(k),grid % qv_init % array(k)
+!      end do
+
+   end subroutine nhyd_test_case_mtn_wave
+
+
+!----------------------------------------------------------------------------------------------------------
+
+   real function sphere_distance(lat1, lon1, lat2, lon2, radius)
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+   ! Compute the great-circle distance between (lat1, lon1) and (lat2, lon2) on a
+   !   sphere with given radius.
+   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+      implicit none
+
+      real (kind=RKIND), intent(in) :: lat1, lon1, lat2, lon2, radius
+
+      real (kind=RKIND) :: arg1
+
+      arg1 = sqrt( sin(0.5*(lat2-lat1))**2 +  &amp;
+                   cos(lat1)*cos(lat2)*sin(0.5*(lon2-lon1))**2 )
+      sphere_distance = 2.*radius*asin(arg1)
+
+   end function sphere_distance
+
+end module test_cases

</font>
</pre>