/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.50 by adcroft, Wed Jun 21 19:13:11 2000 UTC revision 1.67 by heimbach, Mon May 14 21:46:17 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     \==========================================================/
 c  
 c     changed: Patrick Heimbach heimbach@mit.edu 6-Jun-2000  
 c              - computation of ikey wrong for nTx,nTy > 1  
 c                and/or nsx,nsy > 1: act1 and act2 were  
 c                mixed up.  
   
24        IMPLICIT NONE        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"  #include "GRID.h"
32    
33  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34  #include "tamc.h"  # include "tamc.h"
35  #include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
36    # include "FFIELDS.h"
37    # ifdef ALLOW_KPP
38    #  include "KPP.h"
39    # endif
40    # ifdef ALLOW_GMREDI
41    #  include "GMREDI.h"
42    # endif
43    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
44    
45    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
46    #include "TIMEAVE_STATV.h"
47  #endif  #endif
48    
49  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 53  C     == Local variables Line 58  C     == Local variables
58  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
59  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
60  C                              transport  C                              transport
61  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
62  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
63  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  
 C                                        lower cell faces.  
64  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells
65  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C                              o maskUp: land/water mask for W points
66  C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 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  
67  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
68  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
69  C                                      variable.  C                                      variable.
70  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
 C                      below.  
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
71  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
72  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
73  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
74  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
75  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
76  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
77  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
78  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
79  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
80  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
81  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
82  C     bi, bj  C     bi, bj
83  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
84  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
85  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
86        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RL rTrans  (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)  
91        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
92        _RS maskUp  (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)  
93        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
95        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
97        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
98        _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)  
99        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
100        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
101        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
102        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
104        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 129  C                      index into fVerTe Line 107  C                      index into fVerTe
107        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
108        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
109    
110  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
111        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 #endif  
112    
113        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
114        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
115        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
116        INTEGER i, j        INTEGER i, j
117        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
       INTEGER    isbyte  
       PARAMETER( isbyte = 4 )  
   
       INTEGER act1, act2, act3, act4  
       INTEGER max1, max2, max3  
       INTEGER ikact, iikey,kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif  
118    
119    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
120    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
121    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
122    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
123    Cjmc(end)
124    
125  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
126  C  C
127  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 163  C Line 135  C
135  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
136  C       ===================  C       ===================
137  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
138  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
139  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
140  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
141  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
142  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
143  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
144  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
145  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
146  C  C
147  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
148  C       ================================  C       ================================
# Line 198  C--- Line 169  C---
169  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
170  C--   dummy statement to end declaration part  C--   dummy statement to end declaration part
171        ikey = 1        ikey = 1
172  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
173    
174  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
175  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 211  C     uninitialised but inert locations. Line 182  C     uninitialised but inert locations.
182          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
183          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
184          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
185          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
186          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
         cTerm(i,j)   = 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  
187           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
188           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
189           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 228  C     uninitialised but inert locations. Line 192  C     uninitialised but inert locations.
192          ENDDO          ENDDO
193          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
194          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
         rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0  
         rhoTMP (i,j) = 0. _d 0  
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
195          maskC  (i,j) = 0. _d 0          maskC  (i,j) = 0. _d 0
196            phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
197            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
198         ENDDO         ENDDO
199        ENDDO        ENDDO
200    
201    
202  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
203  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
204  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
205  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
206    
207        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
208    
209  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
210  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
211  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
212  !HPF$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
213  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
214  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
215  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
216    
217         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
218    
# Line 270  C--    HPF directive to help TAMC Line 231  C--    HPF directive to help TAMC
231            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
232       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
233       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
234  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
235    
236  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
237          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
238           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
239            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            rTrans(i,j)   = 0. _d 0
           rVel  (i,j,1) = 0. _d 0  
           rVel  (i,j,2) = 0. _d 0  
240            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
241            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
242            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 286  C--     Set up work arrays that need val Line 245  C--     Set up work arrays that need val
245            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
246            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
247            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
248           ENDDO           ENDDO
249          ENDDO          ENDDO
250    
251          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
252           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
253            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
254  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
255             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
256             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
257             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
258            ENDDO            ENDDO
# Line 308  C--     Set up work arrays that need val Line 265  C--     Set up work arrays that need val
265          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
266    
267    
         K = 1  
         BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       etaSurfX,etaSurfY,  
      I       myThid)  
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
            CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K, myThid )  
         END IF  
 #endif  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Update fields in layer below according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
          END IF  
 #endif  
         ENDIF  
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 #endif  
   
         IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &     ) THEN  
 C--      Check static stability with layer below  
 C--      and mix as needed.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
   
268  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
269  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
270  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
271  #endif  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
272           CALL CONVECT(  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
273       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
274       U       ConvectCount,  
275       I       myTime,myIter,myThid)  C--     Start of diagnostic loop
276  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=Nr,1,-1
277  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
278  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
279  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
280  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  C? Do we still need this?
281  #endif  cph kkey formula corrected.
282    cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
283  #endif           kkey = (ikey-1)*Nr + k
284    CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
285  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
286           IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
287       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
288       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
289       I       myTime,myIter,myThid)            CALL INTEGRATE_FOR_W(
290  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
291         O                         wVel,
292  C--      Recompute density after mixing       I                         myThid )
293  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
294           CALL FIND_RHO(  #ifdef    ALLOW_OBCS
295       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
296       O      rhoKm1,  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
297       I      myThid )            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
298  #endif              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
299          ENDIF            ENDIF
300  C--     Calculate buoyancy  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
301          CALL CALC_BUOYANCY(  #endif    /* ALLOW_OBCS */
302       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
303       O      buoyKm1,  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
304       I      myThid )  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
305  C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
306  C--     phiHyd(z=0)=0            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
307          CALL CALC_PHI_HYD(  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
308       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
309       U      phiHyd,  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
310       I      myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
311          CALL GRAD_SIGMA(              CALL FIND_RHO(
312       I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
313       I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,       I        theta, salt,
314       O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,       O        rhoK,
315       I            myThid )       I        myThid )
316                IF (k.GT.1) THEN
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
317  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
318           kkey = ikact*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
319  #endif  CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
320    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
321                 CALL FIND_RHO(
322         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
323         I        theta, salt,
324         O        rhoKm1,
325         I        myThid )
326                ENDIF
327                CALL GRAD_SIGMA(
328         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
329         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
330         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
331         I             myThid )
332              ENDIF
333    
334           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
335    c ==> should use sigmaR !!!
336              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
337                CALL CALC_IVDC(
338         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
339         I        rhoKm1, rhoK,
340         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
341         I        myTime, myIter, myThid)
342              ENDIF
343    
344  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
345           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN          ENDDO
 C--       Update fields in layer below according to tendency terms  
           CALL CORRECTION_STEP(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
           IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
              CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          ENDIF  
 #endif  
346    
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
 #endif  
          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &      ) THEN  
 C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  
 C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
347  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
348  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph avoids recomputation of integrate_for_w
349  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
350  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
351            CALL FIND_RHO(  
352       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  #ifdef  ALLOW_OBCS
353       O       rhoKp1,  C--     Calculate future values on open boundaries
354       I       myThid )          IF (useOBCS) THEN
355  #endif            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
356         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
357         I            myThid )
358            ENDIF
359    #endif  /* ALLOW_OBCS */
360    
361    C--     Determines forcing terms based on external fields
362    C       relaxation terms, etc.
363            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
364         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
365         I             myThid )
366  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
367  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph needed for KPP
368  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)
369  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
370  #endif  CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)
371    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
372  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)
373            CALL CONVECT(  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
374       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)
375       U        ConvectCount,  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
376       I        myTime,myIter,myThid)  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
377  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
378  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  #ifdef  ALLOW_GMREDI
379  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
380  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
381  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
382  #endif  CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
383  #endif  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
384    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
385  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
386           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN          IF (useGMRedi) THEN
387              CALL CALC_IVDC(            DO k=1,Nr
388       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
389       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
390       I       myTime,myIter,myThid)       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
 CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
          END IF  
   
 C--       Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
 #endif  
          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  
 C--      phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
      I        myThid )  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,  
      O        rhoTmp,  
      I        myThid )  
 #endif  
          CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
391       I             myThid )       I             myThid )
   
   
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
392            ENDDO            ENDDO
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     end of k loop  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
393  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
394  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ELSE
395  CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            DO k=1, Nr
396  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
397  #endif       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
         DO K=1, Nr  
          IF (use_GMRedi) CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
398       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
399       I             myThid )       I             myThid )
400          ENDDO            ENDDO
401  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
402            ENDIF
403    
404  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
405  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
406  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
407  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
408  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
409  #endif  
410    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
411    
412  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef  ALLOW_KPP
413  C--     Compute KPP mixing coefficients  C--     Compute KPP mixing coefficients
414          CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)          IF (useKPP) THEN
415          CALL KPP_CALC(            CALL KPP_CALC(
416       I               bi, bj, myTime, myThid )       I                  bi, bj, myTime, myThid )
417          CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
418  #endif          ELSE
419              CALL KPP_CALC_DUMMY(
420         I                  bi, bj, myTime, myThid )
421    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
422            ENDIF
423    
424  C--     Start of upward loop  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
425          DO K = Nr, 1, -1  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
426    CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
427    CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
428    CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
429    CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
430    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
431    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
432    
433    #endif  /* ALLOW_KPP */
434    
435    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
436    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
437    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
438    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
439    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
440    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
441    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
442    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
443    
444    #ifdef ALLOW_AIM
445    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
446    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
447            IF ( useAIM ) THEN
448             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
449             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
450             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
451            ENDIF
452    #endif /* ALLOW_AIM */
453    
          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  
454    
455    C--     Start of thermodynamics loop
456            DO k=Nr,1,-1
457  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
458           kkey = ikact*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  C? Patrick Is this formula correct?
459  #endif  cph Yes, but I rewrote it.
460    cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!
461  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC           kkey = (ikey-1)*Nr + k
462  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
463  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
464  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
465  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
466  #endif  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
467    
468              km1  = MAX(1,k-1)
469              kup  = 1+MOD(k+1,2)
470              kDown= 1+MOD(k,2)
471    
472              iMin = 1-OLx+2
473              iMax = sNx+OLx-1
474              jMin = 1-OLy+2
475              jMax = sNy+OLy-1
476    
477  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
478           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
479       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,
480       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskC,maskUp,
481       I        myThid)       I        myThid)
482    
483  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
484          IF (openBoundaries) THEN  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
485           CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )  CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
486          ENDIF  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
487    
488  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
489  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
490           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
491       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
492       I        maskC,maskUp,       I        maskC,maskup,
493       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
494       I        myThid)       I        myThid)
495  #endif  #endif
496  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
497           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
498            CALL CALC_MOM_RHS(  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,  
      I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myTime, myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 #ifdef INCLUDE_CD_CODE  
          ELSE  
             DO j=1-OLy,sNy+OLy  
                DO i=1-OLx,sNx+OLx  
                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                END DO  
             END DO  
 #endif  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
499           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
500            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
501       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
502       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
503       I         KappaRT,       I         KappaRT,
504       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
505       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
506               CALL TIMESTEP_TRACER(
507         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
508         I         theta, gT,
509         U         gTnm1,
510         I         myIter, myThid)
511           ENDIF           ENDIF
512           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
513            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
514       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
515       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
516       I         KappaRS,       I         KappaRS,
517       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
518       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
519               CALL TIMESTEP_TRACER(
520         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
521         I         salt, gS,
522         U         gSnm1,
523         I         myIter, myThid)
524           ENDIF           ENDIF
525  #ifdef ALLOW_OBCS  
526  C--      Calculate future values on open boundaries  #ifdef   ALLOW_OBCS
          IF (openBoundaries) THEN  
 Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )  
           CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
 C--      Prediction step (step forward all model variables)  
          CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
527  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
528           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
529  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC             CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, K, myThid )  
530           END IF           END IF
531  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
532    
533  C--      Freeze water  C--      Freeze water
534           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
535  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
536  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
537  #endif  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
538              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
539                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
540           END IF           END IF
541    
542  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
543  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields          ENDDO
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
 #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
544    
545    
546          ENDDO ! K  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
547    C? Patrick? What about this one?
548    cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
549    cph since storing occurs on different tape for each
550    cph impldiff call anyways.
551    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
552    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
553            iikey = (ikey-1)*maximpl
554    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
555    
556  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
557          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
558    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
            maximpl = 6  
            iikey = ikact*maximpl  
 #endif  
   
559           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
560  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
561              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
562  #endif  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
563    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
564              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
565       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
566       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
567       U         gTNm1,       U         gTNm1,
568       I         myThid )       I         myThid )
569           END IF           ENDIF
570    
571           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
572  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
573           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
574  #endif  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
575    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
576              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
577       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
578       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
579       U         gSNm1,       U         gSNm1,
580       I         myThid )       I         myThid )
581             ENDIF
582    
583    #ifdef   ALLOW_OBCS
584    C--      Apply open boundary conditions
585             IF (useOBCS) THEN
586               DO K=1,Nr
587                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
588               ENDDO
589           END IF           END IF
590    #endif   /* ALLOW_OBCS */
591    
592          ENDIF ! implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
593            ENDIF
594    
595  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
596          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
597            iMax = sNx+OLx-1
598            jMin = 1-OLy+2
599            jMax = sNy+OLy-1
600    
601    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
602    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
603            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
604              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
605         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
606         I         etaN,
607         O         phiSurfX,phiSurfY,
608         I         myThid )                        
609            ENDIF
610    
611           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
612  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
613           idkey = iikey + 3  
614  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
615    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
616    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
617    
618              km1  = MAX(1,k-1)
619              kup  = 1+MOD(k+1,2)
620              kDown= 1+MOD(k,2)
621    
622    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
623    C        phiHyd(z=0)=0
624    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
625             IF (staggerTimeStep) THEN
626               CALL CALC_PHI_HYD(
627         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
628         I        gTnm1, gSnm1,
629         U        phiHyd,
630         I        myThid )
631             ELSE
632               CALL CALC_PHI_HYD(
633         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
634         I        theta, salt,
635         U        phiHyd,
636         I        myThid )
637             ENDIF
638    
639    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
640    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
641             IF ( momStepping ) THEN
642               CALL CALC_MOM_RHS(
643         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
644         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
645         U         fVerU, fVerV,
646         I         myTime, myThid)
647               CALL TIMESTEP(
648         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
649         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
650         I         myIter, myThid)
651    
652    #ifdef   ALLOW_OBCS
653    C--      Apply open boundary conditions
654             IF (useOBCS) THEN
655               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
656             END IF
657    #endif   /* ALLOW_OBCS */
658    
659    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
660    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
661             ELSE
662               DO j=1-OLy,sNy+OLy
663                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
664                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
665                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
666                 END DO
667               END DO
668    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
669    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
670             ENDIF
671    
672    
673    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
674            ENDDO
675    
676    
677    
678    C--     Implicit viscosity
679            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
680    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
681              idkey = iikey + 3
682    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
683    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
684            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
685       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
686       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
687       U         gUNm1,       U         gUNm1,
688       I         myThid )       I         myThid )
689  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
690           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
691  #endif  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
692    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
693            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
694       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
695       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
696       U         gVNm1,       U         gVNm1,
697       I         myThid )       I         myThid )
698    
699  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
700    C--      Apply open boundary conditions
701             IF (useOBCS) THEN
702               DO K=1,Nr
703                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
704               ENDDO
705             END IF
706    #endif   /* ALLOW_OBCS */
707    
708  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
709           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
710  #endif            idkey = iikey + 5
711    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
712    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
713            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
714       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
715       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
716       U         vVelD,       U         vVelD,
717       I         myThid )       I         myThid )
718  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
719          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
720  #endif  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
721    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
722            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
723       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
724       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
725       U         uVelD,       U         uVelD,
726       I         myThid )       I         myThid )
727    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
728  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
729            ENDIF
          ENDIF ! momStepping  
         ENDIF ! implicitViscosity  
730    
731    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
732    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
733    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
734    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
735    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
736    c       ENDIF
737    Cjmc(end)
738    
739    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
740            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
741              CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,
742         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
743              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
744                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
745         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
746              ENDIF
747            ENDIF
748    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
749    
750         ENDDO         ENDDO
751        ENDDO        ENDDO
752    
 C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  
 C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),  
 C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)  
 C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),  
 C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)  
 C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',  
 C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),  
 C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)  
 C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',  
 C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),  
 C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)  
 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))  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gU, ' GU exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gV, ' GV exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
   
   
753        RETURN        RETURN
754        END        END
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