<p><b>laura@ucar.edu</b> 2012-12-18 15:50:13 -0700 (Tue, 18 Dec 2012)</p><p>Added the parameterization of gravity wave drag over orography from WRF3.4.1<br>
</p><hr noshade><pre><font color="gray">Modified: branches/atmos_physics/src/core_atmos_physics/physics_wrf/Makefile
===================================================================
--- branches/atmos_physics/src/core_atmos_physics/physics_wrf/Makefile        2012-12-18 22:32:41 UTC (rev 2361)
+++ branches/atmos_physics/src/core_atmos_physics/physics_wrf/Makefile        2012-12-18 22:50:13 UTC (rev 2362)
@@ -7,6 +7,7 @@
 
 OBJS = \
         libmassv.o                 \
+        module_bl_gwdo.o           \
         module_bl_ysu.o            \
         module_cam_shr_kind_mod.o  \
         module_cam_support.o       \

Added: branches/atmos_physics/src/core_atmos_physics/physics_wrf/module_bl_gwdo.F
===================================================================
--- branches/atmos_physics/src/core_atmos_physics/physics_wrf/module_bl_gwdo.F                                (rev 0)
+++ branches/atmos_physics/src/core_atmos_physics/physics_wrf/module_bl_gwdo.F        2012-12-18 22:50:13 UTC (rev 2362)
@@ -0,0 +1,728 @@
+! WRf:model_layer:physics
+!
+!
+!
+!
+!
+module module_bl_gwdo
+contains
+!
+!-------------------------------------------------------------------
+!
+   subroutine gwdo(u3d,v3d,t3d,qv3d,p3d,p3di,pi3d,z, &amp;
+                  rublten,rvblten, &amp;
+                  dtaux3d,dtauy3d,dusfcg,dvsfcg, &amp;
+                  var2d,oc12d,oa2d1,oa2d2,oa2d3,oa2d4,ol2d1,ol2d2,ol2d3,ol2d4, &amp;
+                  znu,znw,mut,p_top, &amp;
+                  cp,g,rd,rv,ep1,pi, &amp;
+                  dt,dx,kpbl2d,itimestep, &amp;
+                  areaCell, &amp;
+                  ids,ide, jds,jde, kds,kde, &amp;
+                  ims,ime, jms,jme, kms,kme, &amp;
+                  its,ite, jts,jte, kts,kte)
+!-------------------------------------------------------------------
+      implicit none
+!------------------------------------------------------------------------------
+!
+!-- u3d 3d u-velocity interpolated to theta points (m/s)
+!-- v3d 3d v-velocity interpolated to theta points (m/s)
+!-- t3d temperature (k)
+!-- qv3d 3d water vapor mixing ratio (kg/kg)
+!-- p3d 3d pressure (pa)
+!-- p3di 3d pressure (pa) at interface level
+!-- pi3d 3d exner function (dimensionless)
+!-- rublten u tendency due to
+! pbl parameterization (m/s/s)
+!-- rvblten v tendency due to
+!-- cp heat capacity at constant pressure for dry air (j/kg/k)
+!-- g acceleration due to gravity (m/s^2)
+!-- rd gas constant for dry air (j/kg/k)
+!-- z height above sea level (m)
+!-- rv gas constant for water vapor (j/kg/k)
+!-- dt time step (s)
+!-- dx model grid interval (m)
+!-- ep1 constant for virtual temperature (r_v/r_d - 1) (dimensionless)
+!-- ids start index for i in domain
+!-- ide end index for i in domain
+!-- jds start index for j in domain
+!-- jde end index for j in domain
+!-- kds start index for k in domain
+!-- kde end index for k in domain
+!-- ims start index for i in memory
+!-- ime end index for i in memory
+!-- jms start index for j in memory
+!-- jme end index for j in memory
+!-- kms start index for k in memory
+!-- kme end index for k in memory
+!-- its start index for i in tile
+!-- ite end index for i in tile
+!-- jts start index for j in tile
+!-- jte end index for j in tile
+!-- kts start index for k in tile
+!-- kte end index for k in tile
+!-------------------------------------------------------------------
+!
+  integer, intent(in ) :: ids,ide, jds,jde, kds,kde, &amp;
+                                     ims,ime, jms,jme, kms,kme, &amp;
+                                     its,ite, jts,jte, kts,kte
+  integer, intent(in ) :: itimestep
+!
+  real, intent(in ) :: dt,dx,cp,g,rd,rv,ep1,pi
+!
+  real, dimension( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) , &amp;
+            intent(in ) :: qv3d, &amp;
+                                                                          p3d, &amp;
+                                                                         pi3d, &amp;
+                                                                          t3d, &amp;
+                                                                             z
+  real, dimension( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) , &amp;
+            intent(in ) :: p3di
+!
+  real, dimension( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) , &amp;
+            intent(inout) :: rublten, &amp;
+                                                                      rvblten
+  real, dimension( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) , &amp;
+            intent(inout) :: dtaux3d, &amp;
+                                                                      dtauy3d
+!
+  real, dimension( ims:ime, kms:kme, jms:jme ) , &amp;
+             intent(in ) :: u3d, &amp;
+                                                                          v3d
+!
+  integer, dimension( ims:ime, jms:jme ) , &amp;
+             intent(in ) :: kpbl2d
+  real, dimension( ims:ime, jms:jme ) , &amp;
+             intent(inout ) :: dusfcg, &amp;
+                                                                       dvsfcg
+!
+  real, dimension( ims:ime, jms:jme ) , &amp;
+             intent(in ) :: var2d, &amp;
+                                                                        oc12d, &amp;
+                                                      oa2d1,oa2d2,oa2d3,oa2d4, &amp;
+                                                      ol2d1,ol2d2,ol2d3,ol2d4
+!
+  real, dimension( ims:ime, jms:jme ) , &amp;
+             optional , &amp;
+             intent(in ) :: mut
+!
+  real, dimension( kms:kme ) , &amp;
+             optional , &amp;
+             intent(in ) :: znu, &amp;
+                                                                          znw
+!
+  real, optional, intent(in ) :: p_top
+
+!MPAS specific (Laura D. Fowler):
+ real,intent(in),dimension(ims:ime,jms:jme),optional:: areaCell
+!MPAS specific end.
+
+!
+!local
+!
+  real, dimension( its:ite, kts:kte ) :: delprsi, &amp;
+                                                                          pdh
+  real, dimension( its:ite, kts:kte+1 ) :: pdhi
+  real, dimension( its:ite, 4 ) :: oa4, &amp;
+                                                                          ol4
+  integer :: i,j,k,kdt
+!
+   do j = jts,jte
+      if(present(mut))then
+! For ARW we will replace p and p8w with dry hydrostatic pressure
+        do k = kts,kte+1
+          do i = its,ite
+             if(k.le.kte)pdh(i,k) = mut(i,j)*znu(k) + p_top
+             pdhi(i,k) = mut(i,j)*znw(k) + p_top
+          enddo
+        enddo
+      else
+        do k = kts,kte+1
+          do i = its,ite
+             if(k.le.kte)pdh(i,k) = p3d(i,k,j)
+             pdhi(i,k) = p3di(i,k,j)
+          enddo
+        enddo
+      endif
+!
+      do k = kts,kte
+        do i = its,ite
+          delprsi(i,k) = pdhi(i,k)-pdhi(i,k+1)
+        enddo
+      enddo
+        do i = its,ite
+            oa4(i,1) = oa2d1(i,j)
+            oa4(i,2) = oa2d2(i,j)
+            oa4(i,3) = oa2d3(i,j)
+            oa4(i,4) = oa2d4(i,j)
+            ol4(i,1) = ol2d1(i,j)
+            ol4(i,2) = ol2d2(i,j)
+            ol4(i,3) = ol2d3(i,j)
+            ol4(i,4) = ol2d4(i,j)
+        enddo
+      call gwdo2d(dudt=rublten(ims,kms,j),dvdt=rvblten(ims,kms,j) &amp;
+              ,dtaux2d=dtaux3d(ims,kms,j),dtauy2d=dtauy3d(ims,kms,j) &amp;
+              ,u1=u3d(ims,kms,j),v1=v3d(ims,kms,j) &amp;
+              ,t1=t3d(ims,kms,j),q1=qv3d(ims,kms,j) &amp;
+              ,prsi=pdhi(its,kts),del=delprsi(its,kts) &amp;
+              ,prsl=pdh(its,kts),prslk=pi3d(ims,kms,j) &amp;
+              ,zl=z(ims,kms,j),rcl=1.0 &amp;
+              ,dusfc=dusfcg(ims,j),dvsfc=dvsfcg(ims,j) &amp;
+              ,var=var2d(ims,j),oc1=oc12d(ims,j) &amp;
+              ,oa4=oa4,ol4=ol4 &amp;
+              ,g=g,cp=cp,rd=rd,rv=rv,fv=ep1,pi=pi &amp;
+              ,dxmeter=dx,deltim=dt &amp;
+              ,kpbl=kpbl2d(ims,j),kdt=itimestep,lat=j &amp;
+              ,areaCell=areaCell(ims,j) &amp;
+              ,ids=ids,ide=ide, jds=jds,jde=jde, kds=kds,kde=kde &amp;
+              ,ims=ims,ime=ime, jms=jms,jme=jme, kms=kms,kme=kme &amp;
+              ,its=its,ite=ite, jts=jts,jte=jte, kts=kts,kte=kte )
+   enddo
+!
+!
+   end subroutine gwdo
+!
+!-------------------------------------------------------------------
+!
+!
+!
+!
+   subroutine gwdo2d(dudt,dvdt,dtaux2d,dtauy2d, &amp;
+                    u1,v1,t1,q1, &amp;
+                    prsi,del,prsl,prslk,zl,rcl, &amp;
+                    var,oc1,oa4,ol4,dusfc,dvsfc, &amp;
+                    g,cp,rd,rv,fv,pi,dxmeter,deltim,kpbl,kdt,lat, &amp;
+                    areaCell, &amp;
+                    ids,ide, jds,jde, kds,kde, &amp;
+                    ims,ime, jms,jme, kms,kme, &amp;
+                    its,ite, jts,jte, kts,kte)
+!-------------------------------------------------------------------
+!
+! this code handles the time tendencies of u v due to the effect of mountain
+! induced gravity wave drag from sub-grid scale orography. this routine
+! not only treats the traditional upper-level wave breaking due to mountain
+! variance (alpert 1988), but also the enhanced lower-tropospheric wave
+! breaking due to mountain convexity and asymmetry (kim and arakawa 1995).
+! thus, in addition to the terrain height data in a model grid gox,
+! additional 10-2d topographic statistics files are needed, including
+! orographic standard deviation (var), convexity (oc1), asymmetry (oa4)
+! and ol (ol4). these data sets are prepared based on the 30 sec usgs orography
+! hong (1999). the current scheme was implmented as in hong et al.(2008)
+!
+! coded by song-you hong and young-joon kim and implemented by song-you hong
+!
+! references:
+! hong et al. (2008), wea. and forecasting
+! kim and arakawa (1995), j. atmos. sci.
+! alpet et al. (1988), NWP conference.
+! hong (1999), NCEP office note 424.
+!
+! notice : comparible or lower resolution orography files than model resolution
+! are desirable in preprocess (wps) to prevent weakening of the drag
+!-------------------------------------------------------------------
+!
+! input
+! dudt (ims:ime,kms:kme) non-lin tendency for u wind component
+! dvdt (ims:ime,kms:kme) non-lin tendency for v wind component
+! u1(ims:ime,kms:kme) zonal wind / sqrt(rcl) m/sec at t0-dt
+! v1(ims:ime,kms:kme) meridional wind / sqrt(rcl) m/sec at t0-dt
+! t1(ims:ime,kms:kme) temperature deg k at t0-dt
+! q1(ims:ime,kms:kme) specific humidity at t0-dt
+!
+! rcl a scaling factor = reciprocal of square of cos(lat)
+! for mrf gsm. rcl=1 if u1 and v1 are wind components.
+! deltim time step secs
+! del(kts:kte) positive increment of pressure across layer (pa)
+!
+! output
+! dudt, dvdt wind tendency due to gwdo
+!
+!-------------------------------------------------------------------
+   implicit none
+!-------------------------------------------------------------------
+   integer :: kdt,lat,latd,lond, &amp;
+                            ids,ide, jds,jde, kds,kde, &amp;
+                            ims,ime, jms,jme, kms,kme, &amp;
+                            its,ite, jts,jte, kts,kte
+!
+   real :: g,rd,rv,fv,cp,pi,dxmeter,deltim,rcl
+   real :: dudt(ims:ime,kms:kme),dvdt(ims:ime,kms:kme), &amp;
+                            dtaux2d(ims:ime,kms:kme),dtauy2d(ims:ime,kms:kme), &amp;
+                            u1(ims:ime,kms:kme),v1(ims:ime,kms:kme), &amp;
+                            t1(ims:ime,kms:kme),q1(ims:ime,kms:kme), &amp;
+                            zl(ims:ime,kms:kme),prslk(ims:ime,kms:kme)
+   real :: prsl(its:ite,kts:kte),prsi(its:ite,kts:kte+1), &amp;
+                            del(its:ite,kts:kte)
+   real :: oa4(its:ite,4),ol4(its:ite,4)
+!
+   integer :: kpbl(ims:ime)
+   real :: var(ims:ime),oc1(ims:ime), &amp;
+                            dusfc(ims:ime),dvsfc(ims:ime)
+
+!MPAS specific (Laura D. Fowler): We take into accound the actual size of individual
+!grid-boxes:
+   real,intent(in),dimension(ims:ime),optional:: areaCell
+   real,dimension(its:ite):: cleff_area
+!MPAS specific end.
+
+! critical richardson number for wave breaking : ! larger drag with larger value
+!
+   real,parameter :: ric = 0.25
+!
+   real,parameter :: dw2min = 1.
+   real,parameter :: rimin = -100.
+   real,parameter :: bnv2min = 1.0e-5
+   real,parameter :: efmin = 0.0
+   real,parameter :: efmax = 10.0
+   real,parameter :: xl = 4.0e4
+   real,parameter :: critac = 1.0e-5
+   real,parameter :: gmax = 1.
+   real,parameter :: veleps = 1.0
+   real,parameter :: factop = 0.5
+   real,parameter :: frc = 1.0
+   real,parameter :: ce = 0.8
+   real,parameter :: cg = 0.5
+!
+! local variables
+!
+   integer :: i,k,lcap,lcapp1,nwd,idir,kpblmin,kpblmax, &amp;
+                            klcap,kp1,ikount,kk
+!
+   real :: rcs,rclcs,csg,fdir,cleff,cs,rcsks, &amp;
+                            wdir,ti,rdz,temp,tem2,dw2,shr2,bvf2,rdelks, &amp;
+                            wtkbj,coefm,tem,gfobnv,hd,fro,rim,temc,tem1,efact, &amp;
+                            temv,dtaux,dtauy
+!
+   logical :: ldrag(its:ite),icrilv(its:ite), &amp;
+                            flag(its:ite),kloop1(its:ite)
+!
+   real :: taub(its:ite),taup(its:ite,kts:kte+1), &amp;
+                            xn(its:ite),yn(its:ite), &amp;
+                            ubar(its:ite),vbar(its:ite), &amp;
+                            fr(its:ite),ulow(its:ite), &amp;
+                            rulow(its:ite),bnv(its:ite), &amp;
+                            oa(its:ite),ol(its:ite), &amp;
+                            roll(its:ite),dtfac(its:ite), &amp;
+                            brvf(its:ite),xlinv(its:ite), &amp;
+                            delks(its:ite),delks1(its:ite), &amp;
+                            bnv2(its:ite,kts:kte),usqj(its:ite,kts:kte), &amp;
+                            taud(its:ite,kts:kte),ro(its:ite,kts:kte), &amp;
+                            vtk(its:ite,kts:kte),vtj(its:ite,kts:kte), &amp;
+                            zlowtop(its:ite),velco(its:ite,kts:kte-1)
+!
+   integer :: kbl(its:ite),klowtop(its:ite), &amp;
+                            lowlv(its:ite)
+!
+   logical :: iope
+   integer,parameter :: mdir=8
+   integer :: nwdir(mdir)
+   data nwdir/6,7,5,8,2,3,1,4/
+!
+! initialize local variables
+!
+   kbl=0 ; klowtop=0 ; lowlv=0
+!
+!---- constants
+!
+   rcs = sqrt(rcl)
+   cs = 1. / sqrt(rcl)
+   csg = cs * g
+   lcap = kte
+   lcapp1 = lcap + 1
+   fdir = mdir / (2.0*pi)
+!
+!
+!!!!!!! cleff (subgrid mountain scale ) is highly tunable parameter
+!!!!!!! the bigger (smaller) value produce weaker (stronger) wave drag
+!
+   cleff = max(dxmeter,50.e3)
+!
+! initialize!!
+!
+   dtaux = 0.0
+   dtauy = 0.0
+   do k = kts,kte
+     do i = its,ite
+       usqj(i,k) = 0.0
+       bnv2(i,k) = 0.0
+       vtj(i,k) = 0.0
+       vtk(i,k) = 0.0
+       taup(i,k) = 0.0
+       taud(i,k) = 0.0
+       dtaux2d(i,k)= 0.0
+       dtauy2d(i,k)= 0.0
+     enddo
+   enddo
+   do i = its,ite
+     taup(i,kte+1) = 0.0
+     xlinv(i) = 1.0/xl
+   enddo
+!
+   do k = kts,kte
+     do i = its,ite
+       vtj(i,k) = t1(i,k) * (1.+fv*q1(i,k))
+       vtk(i,k) = vtj(i,k) / prslk(i,k)
+       ro(i,k) = 1./rd * prsl(i,k) / vtj(i,k) ! density kg/m**3
+     enddo
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     zlowtop(i) = 2. * var(i)
+   enddo
+
+!MPAS specific (Laura D. Fowler)::
+   if(present(areaCell)) then
+      do i = its,ite
+         cleff_area(i) = max(sqrt(areaCell(i)),50.e3)
+      enddo
+   endif
+!MPAS specific end.
+
+!
+!--- determine new reference level &gt; 2*var
+!
+   do i = its,ite
+     kloop1(i) = .true.
+   enddo
+   do k = kts+1,kte
+     do i = its,ite
+       if(kloop1(i).and.zl(i,k)-zl(i,1).ge.zlowtop(i)) then
+         klowtop(i) = k+1
+         kloop1(i) = .false.
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+   kpblmax = 2
+   do i = its,ite
+     kbl(i) = max(2, kpbl(i))
+     kbl(i) = max(kbl(i), klowtop(i))
+     delks(i) = 1.0 / (prsi(i,1) - prsi(i,kbl(i)))
+     ubar (i) = 0.0
+     vbar (i) = 0.0
+     taup(i,1) = 0.0
+     oa(i) = 0.0
+     kpblmax = max(kpblmax,kbl(i))
+     flag(i) = .true.
+     lowlv(i) = 2
+   enddo
+   kpblmax = min(kpblmax+1,kte-1)
+!
+! compute low level averages within pbl
+!
+   do k = kts,kpblmax
+     do i = its,ite
+       if (k.lt.kbl(i)) then
+         rcsks = rcs * del(i,k) * delks(i)
+         ubar(i) = ubar(i) + rcsks * u1(i,k) ! pbl u mean
+         vbar(i) = vbar(i) + rcsks * v1(i,k) ! pbl v mean
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+! figure out low-level horizontal wind direction
+!
+! nwd 1 2 3 4 5 6 7 8
+! wd w s sw nw e n ne se
+!
+   do i = its,ite
+     wdir = atan2(ubar(i),vbar(i)) + pi
+     idir = mod(nint(fdir*wdir),mdir) + 1
+     nwd = nwdir(idir)
+     oa(i) = (1-2*int( (nwd-1)/4 )) * oa4(i,mod(nwd-1,4)+1)
+     ol(i) = ol4(i,mod(nwd-1,4)+1)
+   enddo
+!
+   kpblmin = kte
+   do i = its,ite
+     kpblmin = min(kpblmin, kbl(i))
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     if (oa(i).le.0.0) kbl(i) = kpbl(i) + 1
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     delks(i) = 1.0 / (prsi(i,1) - prsi(i,kbl(i)))
+     delks1(i) = 1.0 / (prsl(i,1) - prsl(i,kbl(i)))
+   enddo
+!
+!--- saving richardson number in usqj for migwdi
+!
+   do k = kts,kte-1
+     do i = its,ite
+       ti = 2.0 / (t1(i,k)+t1(i,k+1))
+       rdz = 1./(zl(i,k+1) - zl(i,k))
+       tem1 = u1(i,k) - u1(i,k+1)
+       tem2 = v1(i,k) - v1(i,k+1)
+       dw2 = rcl*(tem1*tem1 + tem2*tem2)
+       shr2 = max(dw2,dw2min) * rdz * rdz
+       bvf2 = g*(g/cp+rdz*(vtj(i,k+1)-vtj(i,k))) * ti
+       usqj(i,k) = max(bvf2/shr2,rimin)
+       bnv2(i,k) = 2*g*rdz*(vtk(i,k+1)-vtk(i,k))/(vtk(i,k+1)+vtk(i,k))
+       bnv2(i,k) = max( bnv2(i,k), bnv2min )
+     enddo
+   enddo
+!
+!-----initialize arrays
+!
+   do i = its,ite
+     xn(i) = 0.0
+     yn(i) = 0.0
+     ubar (i) = 0.0
+     vbar (i) = 0.0
+     roll (i) = 0.0
+     taub (i) = 0.0
+     ulow (i) = 0.0
+     dtfac(i) = 1.0
+     ldrag(i) = .false.
+     icrilv(i) = .false. ! initialize critical level control vector
+   enddo
+!
+!---- compute low level averages
+!---- (u,v)*cos(lat) use uv=(u1,v1) which is wind at t0-1
+!---- use rcs=1/cos(lat) to get wind field
+!
+   do k = 1,kpblmax
+     do i = its,ite
+       if (k .lt. kbl(i)) then
+         rdelks = del(i,k) * delks(i)
+         rcsks = rcs * rdelks
+         ubar(i) = ubar(i) + rcsks * u1(i,k) ! u mean
+         vbar(i) = vbar(i) + rcsks * v1(i,k) ! v mean
+         roll(i) = roll(i) + rdelks * ro(i,k) ! ro mean
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+!----compute the &quot;low level&quot; or 1/3 wind magnitude (m/s)
+!
+   do i = its,ite
+     ulow(i) = max(sqrt(ubar(i)*ubar(i) + vbar(i)*vbar(i)), 1.0)
+     rulow(i) = 1./ulow(i)
+   enddo
+!
+   do k = kts,kte-1
+     do i = its,ite
+       velco(i,k) = (0.5*rcs) * ((u1(i,k)+u1(i,k+1)) * ubar(i) &amp;
+                                + (v1(i,k)+v1(i,k+1)) * vbar(i))
+       velco(i,k) = velco(i,k) * rulow(i)
+       if ((velco(i,k).lt.veleps) .and. (velco(i,k).gt.0.)) then
+         velco(i,k) = veleps
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+! no drag when critical level in the base layer
+!
+   do i = its,ite
+     ldrag(i) = velco(i,1).le.0.
+   enddo
+!
+   do k = kts+1,kpblmax-1
+     do i = its,ite
+       if (k .lt. kbl(i)) ldrag(i) = ldrag(i).or. velco(i,k).le.0.
+     enddo
+   enddo
+!
+! no drag when bnv2.lt.0
+!
+   do k = kts,kpblmax-1
+     do i = its,ite
+       if (k .lt. kbl(i)) ldrag(i) = ldrag(i).or. bnv2(i,k).lt.0.
+     enddo
+   enddo
+!
+!-----the low level weighted average ri is stored in usqj(1,1; im)
+!-----the low level weighted average n**2 is stored in bnv2(1,1; im)
+!---- this is called bnvl2 in phys_gwd_alpert_sub not bnv2
+!---- rdelks (del(k)/delks) vert ave factor so we can * instead of /
+!
+   do i = its,ite
+     wtkbj = (prsl(i,1)-prsl(i,2)) * delks1(i)
+     bnv2(i,1) = wtkbj * bnv2(i,1)
+     usqj(i,1) = wtkbj * usqj(i,1)
+   enddo
+!
+   do k = kts+1,kpblmax-1
+     do i = its,ite
+       if (k .lt. kbl(i)) then
+         rdelks = (prsl(i,k)-prsl(i,k+1)) * delks1(i)
+         bnv2(i,1) = bnv2(i,1) + bnv2(i,k) * rdelks
+         usqj(i,1) = usqj(i,1) + usqj(i,k) * rdelks
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     ldrag(i) = ldrag(i) .or. bnv2(i,1).le.0.0
+     ldrag(i) = ldrag(i) .or. ulow(i).eq.1.0
+     ldrag(i) = ldrag(i) .or. var(i) .le. 0.0
+   enddo
+!
+! ----- set all ri low level values to the low level value
+!
+   do k = kts+1,kpblmax-1
+     do i = its,ite
+       if (k .lt. kbl(i)) usqj(i,k) = usqj(i,1)
+     enddo
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     if (.not.ldrag(i)) then
+       bnv(i) = sqrt( bnv2(i,1) )
+       fr(i) = bnv(i) * rulow(i) * var(i)
+       xn(i) = ubar(i) * rulow(i)
+       yn(i) = vbar(i) * rulow(i)
+     endif
+   enddo
+!
+! compute the base level stress and store it in taub
+! calculate enhancement factor, number of mountains &amp; aspect
+! ratio const. use simplified relationship between standard
+! deviation &amp; critical hgt
+!
+   do i = its,ite
+     if (.not. ldrag(i)) then
+       efact = (oa(i) + 2.) ** (ce*fr(i)/frc)
+       efact = min( max(efact,efmin), efmax )
+       coefm = (1. + ol(i)) ** (oa(i)+1.)
+       if(present(areaCell)) then
+          xlinv(i) = coefm / cleff_area(i)
+       else
+          xlinv(i) = coefm / cleff
+       endif
+       tem = fr(i) * fr(i) * oc1(i)
+       gfobnv = gmax * tem / ((tem + cg)*bnv(i))
+       taub(i) = xlinv(i) * roll(i) * ulow(i) * ulow(i) &amp;
+                * ulow(i) * gfobnv * efact
+     else
+       taub(i) = 0.0
+       xn(i) = 0.0
+       yn(i) = 0.0
+     endif
+   enddo
+!
+! now compute vertical structure of the stress.
+!
+!----set up bottom values of stress
+!
+   do k = kts,kpblmax
+     do i = its,ite
+       if (k .le. kbl(i)) taup(i,k) = taub(i)
+     enddo
+   enddo
+!
+   do k = kpblmin, kte-1 ! vertical level k loop!
+     kp1 = k + 1
+     do i = its,ite
+!
+!-----unstablelayer if ri &lt; ric
+!-----unstable layer if upper air vel comp along surf vel &lt;=0 (crit lay)
+!---- at (u-c)=0. crit layer exists and bit vector should be set (.le.)
+!
+       if (k .ge. kbl(i)) then
+         icrilv(i) = icrilv(i) .or. ( usqj(i,k) .lt. ric) &amp;
+                               .or. (velco(i,k) .le. 0.0)
+         brvf(i) = max(bnv2(i,k),bnv2min) ! brunt-vaisala frequency squared
+         brvf(i) = sqrt(brvf(i)) ! brunt-vaisala frequency
+       endif
+     enddo
+!
+     do i = its,ite
+       if (k .ge. kbl(i) .and. (.not. ldrag(i))) then
+         if (.not.icrilv(i) .and. taup(i,k) .gt. 0.0 ) then
+           temv = 1.0 / velco(i,k)
+           tem1 = xlinv(i)*(ro(i,kp1)+ro(i,k))*brvf(i)*velco(i,k)*0.5
+           hd = sqrt(taup(i,k) / tem1)
+           fro = brvf(i) * hd * temv
+!
+! rim is the minimum-richardson number by shutts (1985)
+!
+           tem2 = sqrt(usqj(i,k))
+           tem = 1. + tem2 * fro
+           rim = usqj(i,k) * (1.-fro) / (tem * tem)
+!
+! check stability to employ the 'saturation hypothesis'
+! of lindzen (1981) except at tropospheric downstream regions
+!
+           if (rim .le. ric) then ! saturation hypothesis!
+             if ((oa(i) .le. 0. .or. kp1 .ge. lowlv(i) )) then
+               temc = 2.0 + 1.0 / tem2
+               hd = velco(i,k) * (2.*sqrt(temc)-temc) / brvf(i)
+               taup(i,kp1) = tem1 * hd * hd
+             endif
+           else ! no wavebreaking!
+             taup(i,kp1) = taup(i,k)
+           endif
+         endif
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+   if(lcap.lt.kte) then
+     do klcap = lcapp1,kte
+       do i = its,ite
+         taup(i,klcap) = prsi(i,klcap) / prsi(i,lcap) * taup(i,lcap)
+       enddo
+     enddo
+   endif
+!
+! calculate - (g)*d(tau)/d(pressure) and deceleration terms dtaux, dtauy
+!
+   do k = kts,kte
+     do i = its,ite
+       taud(i,k) = 1. * (taup(i,k+1) - taup(i,k)) * csg / del(i,k)
+     enddo
+   enddo
+!
+!------limit de-acceleration (momentum deposition ) at top to 1/2 value
+!------the idea is some stuff must go out the 'top'
+!
+   do klcap = lcap,kte
+     do i = its,ite
+       taud(i,klcap) = taud(i,klcap) * factop
+     enddo
+   enddo
+!
+!------if the gravity wave drag would force a critical line
+!------in the lower ksmm1 layers during the next deltim timestep,
+!------then only apply drag until that critical line is reached.
+!
+   do k = kts,kpblmax-1
+     do i = its,ite
+       if (k .le. kbl(i)) then
+         if(taud(i,k).ne.0.) &amp;
+         dtfac(i) = min(dtfac(i),abs(velco(i,k) &amp;
+                   /(deltim*rcs*taud(i,k))))
+       endif
+     enddo
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     dusfc(i) = 0.
+     dvsfc(i) = 0.
+   enddo
+!
+   do k = kts,kte
+     do i = its,ite
+       taud(i,k) = taud(i,k) * dtfac(i)
+       dtaux = taud(i,k) * xn(i)
+       dtauy = taud(i,k) * yn(i)
+       dtaux2d(i,k) = dtaux
+       dtauy2d(i,k) = dtauy
+       dudt(i,k) = dtaux + dudt(i,k)
+       dvdt(i,k) = dtauy + dvdt(i,k)
+       dusfc(i) = dusfc(i) + dtaux * del(i,k)
+       dvsfc(i) = dvsfc(i) + dtauy * del(i,k)
+     enddo
+   enddo
+!
+   do i = its,ite
+     dusfc(i) = (-1./g*rcs) * dusfc(i)
+     dvsfc(i) = (-1./g*rcs) * dvsfc(i)
+   enddo
+!
+   return
+   end subroutine gwdo2d
+!-------------------------------------------------------------------
+end module module_bl_gwdo

</font>
</pre>