/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.33 by cnh, Sun Sep 6 17:35:20 1998 UTC revision 1.80 by adcroft, Fri Aug 17 18:40:30 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
# Line 20  C     | ===== Line 21  C     | =====
21  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
22  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
23  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
24          IMPLICIT NONE
25    
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31    #include "GRID.h"
32    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
33    #include "TR1.h"
34    #endif
35    
36    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
37    # include "tamc.h"
38    # include "tamc_keys.h"
39    # include "FFIELDS.h"
40    # ifdef ALLOW_KPP
41    #  include "KPP.h"
42    # endif
43    # ifdef ALLOW_GMREDI
44    #  include "GMREDI.h"
45    # endif
46    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
47    
48    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
49    #include "TIMEAVE_STATV.h"
50    #endif
51    
52  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
53  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
54  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
55  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
56        _RL myTime        _RL myTime
57        INTEGER myIter        INTEGER myIter
58          INTEGER myThid
59    
60  C     == Local variables  C     == Local variables
61  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow transport  
 C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o rTrans: Vertical transport  
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and lower  
 C                                        cell faces.  
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
 C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  
 C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  
 C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  
 C                              o xTerm: Mixing term  
 C                              o cTerm: Coriolis term  
 C                              o mTerm: Metric term  
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
62  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
63  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
64  C                                      variable.  C                                      variable.
65  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level below.  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
66  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
67  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic pressure anomaly  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
68  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential surface height  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
69  C                      anomaly.  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
70  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C                      surface height anomaly.
71  C     etaSurfY  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
72  C     K13, K23, K33  - Non-zero elements of small-angle approximation  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C                      diffusion tensor.  
 C     KapGM          - Spatially varying Visbeck et. al mixing coeff.  
 C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  
 C     KappaRS          ( background + spatially varying, isopycnal term).  
73  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
74  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
75  C     bi, bj  C     bi, bj
76  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
77  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
78  C                      into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
       _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL aTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL xTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL cTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
79        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
80        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
81        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
82        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhokp1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
83        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
84        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
85        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
86        _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
87        _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
88        _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
89        _RL K13     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
90        _RL K23     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
91        _RL K33     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
92        _RL KapGM   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
93        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
       _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
94    
95        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
96        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
97        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
98        INTEGER i, j        INTEGER i, j
99        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
100    
101    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
102    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
103    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
104    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
105    Cjmc(end)
106    
107  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
108  C  C
109  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 134  C Line 117  C
117  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
118  C       ===================  C       ===================
119  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
120  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
121  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
122  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
123  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
124  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
125  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
126  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
127  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
128  C  C
129  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
130  C       ================================  C       ================================
# Line 173  C     point numbers. This prevents spuri Line 155  C     point numbers. This prevents spuri
155  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
156        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
157         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
158          xA(i,j)      = 0. _d 0          DO k=1,Nr
159          yA(i,j)      = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
160          uTrans(i,j)  = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
161          vTrans(i,j)  = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
162          aTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
163          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
164          cTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
          K13(i,j,k)  = 0. _d 0  
          K23(i,j,k)  = 0. _d 0  
          K33(i,j,k)  = 0. _d 0  
          KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  
165          ENDDO          ENDDO
166          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
167          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
168          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
169          rhoTMP (i,j) = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
         maskC  (i,j) = 0. _d 0  
170         ENDDO         ENDDO
171        ENDDO        ENDDO
172    
173    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
174    C--   HPF directive to help TAMC
175    CHPF$ INDEPENDENT
176    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
177    
178        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
179    
180    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
181    C--    HPF directive to help TAMC
182    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
183    CHPF$&                  ,phiHyd
184    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
185    CHPF$&                  )
186    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
187    
188         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
189    
190    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
191              act1 = bi - myBxLo(myThid)
192              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
193    
194              act2 = bj - myByLo(myThid)
195              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
196    
197              act3 = myThid - 1
198              max3 = nTx*nTy
199    
200              act4 = ikey_dynamics - 1
201    
202              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
203         &                      + act3*max1*max2
204         &                      + act4*max1*max2*max3
205    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
206    
207  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
208          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
209           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
210            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
211            rVel  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
212            rVel  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
213            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
           fVerT (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,2) = 0. _d 0  
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
           K13   (i,j,1) = 0. _d 0  
           K23   (i,j,1) = 0. _d 0  
           K33   (i,j,1) = 0. _d 0  
           KapGM (i,j)   = GMkbackground  
214           ENDDO           ENDDO
215          ENDDO          ENDDO
216    
217          iMin = 1-OLx+1  C--     Start computation of dynamics
218          iMax = sNx+OLx          iMin = 1-OLx+2
219          jMin = 1-OLy+1          iMax = sNx+OLx-1
220          jMax = sNy+OLy          jMin = 1-OLy+2
221            jMax = sNy+OLy-1
222          K = 1  
223          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
224    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
225  C--     Calculate gradient of surface pressure  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
226          CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
227       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
228       O       etaSurfX,etaSurfY,  
229       I       myThid)  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
230  C--     Update fields in top level according to tendency terms  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
231          CALL CORRECTION_STEP(          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
232       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
233       I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
234          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN       I         etaN,
235  C--      Update fields in layer below according to tendency terms       O         phiSurfX,phiSurfY,
236           CALL CORRECTION_STEP(       I         myThid )                        
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
         ENDIF  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Check static stability with layer below  
 C--      and mix as needed.  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
          CALL CONVECT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 C--      Recompute density after mixing  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
237          ENDIF          ENDIF
238  C--     Calculate buoyancy  
239          CALL CALC_BUOYANCY(  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
240       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  C--      Calculate the total vertical diffusivity
241       O      buoyKm1,          DO k=1,Nr
242       I      myThid )           CALL CALC_VISCOSITY(
243  C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of phiHyd(z=0)=0       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
244          CALL CALC_PHI_HYD(       O        KappaRU,KappaRV,
245       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,       I        myThid)
246       U      phiHyd,         ENDDO
247       I      myThid )  #endif
248    
249          DO K=2,Nr  C--     Start of dynamics loop
250           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr          DO k=1,Nr
251           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
252  C--       Update fields in layer below according to tendency terms  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
253            CALL CORRECTION_STEP(  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
254       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
255       I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
256           ENDIF            km1  = MAX(1,k-1)
257  C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level            kp1  = MIN(k+1,Nr)
258           CALL FIND_RHO(            kup  = 1+MOD(k+1,2)
259       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,            kDown= 1+MOD(k,2)
260       O      rhoK,  
261       I      myThid )  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
262           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN           kkey = (ikey-1)*Nr + k
263  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
264  C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  
265            CALL FIND_RHO(  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
266       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  C        phiHyd(z=0)=0
267       O       rhoKp1,  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
268       I       myThid )           IF (staggerTimeStep) THEN
269            CALL CONVECT(             CALL CALC_PHI_HYD(
270       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
271       I        myTime,myIter,myThid)       I        gTnm1, gSnm1,
 C--       Recompute density after mixing  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
          ENDIF  
 C--      Calculate buoyancy  
          CALL CALC_BUOYANCY(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,  
      O       buoyK,  
      I       myThid )  
 C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,  
272       U        phiHyd,       U        phiHyd,
273       I        myThid )       I        myThid )
274  C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation           ELSE
275           CALL FIND_RHO(             CALL CALC_PHI_HYD(
276       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
277       O        rhoTmp,       I        theta, salt,
278       I        myThid )       U        phiHyd,
          CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I        rhoKm1, rhoK, rhotmp,  
      O        K13, K23, K33, KapGM,  
279       I        myThid )       I        myThid )
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
           ENDDO  
          ENDDO  
         ENDDO ! K  
   
         DO K = Nr, 1, -1  
   
          kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  
          kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
          kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
   
 C--      Get temporary terms used by tendency routines  
          CALL CALC_COMMON_FACTORS (  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,  
      I        myThid)  
 CcnhDebugStarts  
          IF ( K .EQ. 1 ) THEN  
            CALL PLOT_FIELD_XYRL( rVel(1,1,1), 'K=1 Current rVel.1 ' , myIter, myThid )  
            CALL PLOT_FIELD_XYRL( rVel(1,1,2), 'K=1 Current rVel.2 ' , myIter, myThid )  
280           ENDIF           ENDIF
281  CcnhDebugEnds  
282  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
283           CALL CALC_DIFFUSIVITY(  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I        maskC,maskUp,KapGM,K33,  
      O        KappaRT,KappaRS,  
      I        myThid)  
 C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
284           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
285            CALL CALC_MOM_RHS(  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
286       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
287       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
288       I         phiHyd,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
289       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       U         fVerU, fVerV,
290       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,       I         myTime, myIter, myThid)
291       I         myThid)  #endif
292           ENDIF  #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
293  C--      Calculate active tracer tendencies             IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
294           IF ( tempStepping ) THEN       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
295            CALL CALC_GT(       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
296       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       U         fVerU, fVerV,
297       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         myTime, myIter, myThid)
      I         K13,K23,KappaRT,KapGM,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,  
      I         myThid)  
          ENDIF  
          IF ( saltStepping ) THEN  
           CALL CALC_GS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,  
      I         K13,K23,KappaRS,KapGM,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,  
      I         myThid)  
          ENDIF  
 C--      Prediction step (step forward all model variables)  
          CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myThid)  
 C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           K13, K23, rVel, KapGM,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
298  #endif  #endif
299               CALL TIMESTEP(
300         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
301         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
302         I         myIter, myThid)
303    
304    #ifdef   ALLOW_OBCS
305    C--      Apply open boundary conditions
306             IF (useOBCS) THEN
307               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
308             END IF
309    #endif   /* ALLOW_OBCS */
310    
311    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
312    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
313             ELSE
314               DO j=1-OLy,sNy+OLy
315                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
316                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
317                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
318                 END DO
319               END DO
320    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
321    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
322             ENDIF
323    
324    
325          ENDDO ! K  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
326            ENDDO
327    
328  C--     Implicit diffusion  
329          IF (implicitDiffusion) THEN  
330           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  C--     Implicit viscosity
331       I                  KappaRT,KappaRS,          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
332       I                  myThid )  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
333              idkey = iikey + 3
334    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
335    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
336              CALL IMPLDIFF(
337         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
338         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
339         U         gUNm1,
340         I         myThid )
341    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
342              idkey = iikey + 4
343    CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
344    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
345              CALL IMPLDIFF(
346         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
347         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
348         U         gVNm1,
349         I         myThid )
350    
351    #ifdef   ALLOW_OBCS
352    C--      Apply open boundary conditions
353             IF (useOBCS) THEN
354               DO K=1,Nr
355                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
356               ENDDO
357             END IF
358    #endif   /* ALLOW_OBCS */
359    
360    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
361    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
362              idkey = iikey + 5
363    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
364    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
365              CALL IMPLDIFF(
366         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
367         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
368         U         vVelD,
369         I         myThid )
370    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
371              idkey = iikey + 6
372    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
373    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
374              CALL IMPLDIFF(
375         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
376         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
377         U         uVelD,
378         I         myThid )
379    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
380    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
381          ENDIF          ENDIF
382    
383    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
384    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
385    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
386    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
387    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
388    c       ENDIF
389    Cjmc(end)
390    
391    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
392            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
393              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
394         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
395              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
396                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
397         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
398              ENDIF
399            ENDIF
400    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
401    
402         ENDDO         ENDDO
403        ENDDO        ENDDO
404    
405  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
406  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
407  C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
408  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
409  C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
410  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
411  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
412  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
413  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
414  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
415  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
416  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
417  cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
418  cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
419  cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
420  cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
421  cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),        ENDIF
422  cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))  #endif
 C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: phiHyd ',minval(phiHyd/(Gravity*Rhonil),mask=phiHyd.NE.0.),  
 C    &                           maxval(phiHyd/(Gravity*Rhonil))  
423    
424        RETURN        RETURN
425        END        END
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