/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.49 by heimbach, Fri Jun 9 02:45:04 2000 UTC revision 1.66 by heimbach, Sun Mar 25 22:33:52 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
34    # include "tamc.h"
35    # include "tamc_keys.h"
36    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
37    
38  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef ALLOW_KPP
39  #include "KPPMIX.h"  # include "KPP.h"
40  #endif  #endif
41    
42  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_TIMEAVE
43  #include "tamc.h"  #include "TIMEAVE_STATV.h"
 #include "tamc_keys.h"  
44  #endif  #endif
45    
46  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 57  C     == Local variables Line 55  C     == Local variables
55  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
56  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
57  C                              transport  C                              transport
58  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
59  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
60  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  
 C                                        lower cell faces.  
61  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells
62  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C                              o maskUp: land/water mask for W points
63  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  
64  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
65  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
66  C                                      variable.  C                                      variable.
67  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.  
68  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
69  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
70  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
71  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
72  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
73  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
74  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
 C     K13, K23, K33  - Non-zero elements of small-angle approximation  
 C                      diffusion tensor.  
 C     KapGM          - Spatially varying Visbeck et. al mixing coeff.  
75  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
76  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
77  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
78  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
79  C     bi, bj  C     bi, bj
80  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
81  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
82  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
83        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
84        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
85        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
86        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _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)  
88        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _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)  
90        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
91        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
92        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
95        _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)  
96        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
97        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
98        _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)  
       _RL K13     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL K23     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL K33     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL KapGM   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
99        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
100        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
101        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103          _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
104          _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
105          _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
106    
107  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
108        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 #endif  
109    
110        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
111        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
112        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
113        INTEGER i, j        INTEGER i, j
114        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  
115    
116    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
117    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
118    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
119    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
120    Cjmc(end)
121    
122  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
123  C  C
124  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 171  C Line 132  C
132  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
133  C       ===================  C       ===================
134  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
135  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
136  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
137  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
138  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
139  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
140  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
141  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
142  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
143  C  C
144  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
145  C       ================================  C       ================================
# Line 206  C--- Line 166  C---
166  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
167  C--   dummy statement to end declaration part  C--   dummy statement to end declaration part
168        ikey = 1        ikey = 1
169  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
170    
171  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
172  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 219  C     uninitialised but inert locations. Line 179  C     uninitialised but inert locations.
179          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
180          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
181          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
182          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
183          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  
          K13(i,j,k)  = 0. _d 0  
          K23(i,j,k)  = 0. _d 0  
          K33(i,j,k)  = 0. _d 0  
184           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
185           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
186             sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
187             sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
188             sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
189          ENDDO          ENDDO
190          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
191          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  
192          maskC  (i,j) = 0. _d 0          maskC  (i,j) = 0. _d 0
193            phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
194            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
195         ENDDO         ENDDO
196        ENDDO        ENDDO
197    
198    
199  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
200  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
201  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
202  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
203    
204        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
205    
206  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
207  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
208  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
209  !HPF$&                  ,phiHyd,K13,K23,K33,KapGM  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
210  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
211  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
212  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
213    
214         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
215    
# Line 278  C--    HPF directive to help TAMC Line 228  C--    HPF directive to help TAMC
228            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
229       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
230       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
231  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
232    
233  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
234          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
235           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
236            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  
237            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
238            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
239            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 294  C--     Set up work arrays that need val Line 242  C--     Set up work arrays that need val
242            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
243            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
244            fVerV (i,j,2) = 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  
245           ENDDO           ENDDO
246          ENDDO          ENDDO
247    
248          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
249           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
250            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
251  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
252             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
253             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
254             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
255            ENDDO            ENDDO
# Line 320  C--     Set up work arrays that need val Line 262  C--     Set up work arrays that need val
262          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
263    
264    
         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)  
 #ifdef ALLOW_KPP  
      &       .AND. (.NOT.usingKPPmixing) ! CONVECT not needed with KPP mixing  
 #endif  
      &     ) 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  
   
265  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
266  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
267  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
268  #endif  CADJ STORE uvel(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
269           CALL CONVECT(  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
270       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
271       U       ConvectCount,  
272       I       myTime,myIter,myThid)  C--     Start of diagnostic loop
273  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=Nr,1,-1
274  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
275  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
276  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
277  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  C? Do we still need this?
278  #endif  cph kkey formula corrected.
279    cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
280             kkey = (ikey-1)*Nr + k
281    CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k , key = kkey, byte = isbyte
282    CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k , key = kkey, byte = isbyte
283    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
284    
285    C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
286              CALL INTEGRATE_FOR_W(
287         I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
288         O                         wVel,
289         I                         myThid )
290    
291    #ifdef    ALLOW_OBCS
292    #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
293    C--       Apply OBC to W if in N-H mode
294              IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
295                CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
296              ENDIF
297    #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
298    #endif    /* ALLOW_OBCS */
299    
300    C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
301    C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
302    c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
303              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
304                CALL FIND_RHO(
305         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
306         I        theta, salt,
307         O        rhoK,
308         I        myThid )
309                IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
310         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
311         I        theta, salt,
312         O        rhoKm1,
313         I        myThid )
314                CALL GRAD_SIGMA(
315         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
316         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
317         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
318         I             myThid )
319              ENDIF
320    
321    C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
322    c ==> should use sigmaR !!!
323              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
324                CALL CALC_IVDC(
325         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
326         I        rhoKm1, rhoK,
327         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
328         I        myTime, myIter, myThid)
329              ENDIF
330    
331  #endif  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
332            ENDDO
333    
334  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  #ifdef  ALLOW_OBCS
335           IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(  C--     Calculate future values on open boundaries
336       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,          IF (useOBCS) THEN
337       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
338       I       myTime,myIter,myThid)       I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
339  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?       I            myThid )
   
 C--      Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
 #endif  
340          ENDIF          ENDIF
341  C--     Calculate buoyancy  #endif  /* ALLOW_OBCS */
         CALL CALC_BUOYANCY(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
      O      buoyKm1,  
      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,buoyKm1,  
      U      phiHyd,  
      I      myThid )  
   
 C----------------------------------------------  
 C--     start of downward loop  
 C----------------------------------------------  
         DO K=2,Nr  
342    
343    C--     Determines forcing terms based on external fields
344    C       relaxation terms, etc.
345            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
346         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
347         I             myThid )
348    
349    #ifdef  ALLOW_GMREDI
350    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
351            IF (useGMRedi) THEN
352              DO k=1,Nr
353                CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
354         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
355         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
356         I             myThid )
357              ENDDO
358  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
359           kkey = ikact*(Nr-2+1) + (k-2) + 1          ELSE
360  #endif            DO k=1, Nr
361                CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
362           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
363         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
364  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP       I             myThid )
365           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN            ENDDO
366  C--       Update fields in layer below according to tendency terms  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
367            CALL CORRECTION_STEP(          ENDIF
368       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  #endif  /* ALLOW_GMREDI */
      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  
369    
370  C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  #ifdef  ALLOW_KPP
371  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  C--     Compute KPP mixing coefficients
372  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          IF (useKPP) THEN
373  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            CALL KPP_CALC(
374  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte       I                  bi, bj, myTime, myThid )
375  #endif  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
376           CALL FIND_RHO(          ELSE
377       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,            DO j=1-OLy,sNy+OLy
378       O      rhoK,              DO i=1-OLx,sNx+OLx
379       I      myThid )                KPPhbl (i,j,bi,bj) = 1.0
380  #endif                KPPfrac(i,j,bi,bj) = 0.0
381           IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)                DO k = 1,Nr
382  #ifdef ALLOW_KPP                   KPPghat   (i,j,k,bi,bj) = 0.0
383       &       .AND. (.NOT.usingKPPmixing) ! CONVECT not needed with KPP mixing                   KPPviscAz (i,j,k,bi,bj) = viscAz
384  #endif                   KPPdiffKzT(i,j,k,bi,bj) = diffKzT
385       &      ) THEN                   KPPdiffKzS(i,j,k,bi,bj) = diffKzS
386  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.                ENDDO
387  C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.              ENDDO
388  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL            ENDDO
389  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
390  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ENDIF
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #endif  
391    
392  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
393  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
394  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
395  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
396  #endif  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
397    CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
398  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
399            CALL CONVECT(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
400       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  
401       U        ConvectCount,  #endif  /* ALLOW_KPP */
402       I        myTime,myIter,myThid)  
403  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
404  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
405  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
406  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
407  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
408  #endif  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
409  #endif  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
410    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
411    
412    #ifdef ALLOW_AIM
413    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
414    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
415            IF ( useAIM ) THEN
416             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
417             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
418             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
419            ENDIF
420    #endif /* ALLOW_AIM */
421    
 C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL CALC_IVDC(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
          END IF  
422    
423  C--       Recompute density after mixing  C--     Start of thermodynamics loop
424  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL          DO k=Nr,1,-1
           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  
425    
426  #ifdef  INCLUDE_CALC_ISOSLOPES_CALL  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
427  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
428  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
 CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE kapgm (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I        rhoKm1, rhoK, rhotmp,  
      O        K13, K23, K33, KapGM,  
      I        myThid )  
 #endif  
429    
430           DO J=jMin,jMax            km1  = MAX(1,k-1)
431            DO I=iMin,iMax            kup  = 1+MOD(k+1,2)
432  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL            kDown= 1+MOD(k,2)
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
           ENDDO  
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     end of k loop  
433    
434  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            iMin = 1-OLx+2
435  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte            iMax = sNx+OLx-1
436  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte            jMin = 1-OLy+2
437  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte            jMax = sNy+OLy-1
 CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
   
 #ifdef ALLOW_KPP  
 C----------------------------------------------  
 C--     Compute KPP mixing coefficients  
 C----------------------------------------------  
         IF (usingKPPmixing) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE fu  (:,:  ,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE fv  (:,:  ,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL TIMER_START('KVMIX (FIND KPP COEFFICIENTS) [DYNAMICS]'  
      I          , myThid)  
          CALL KVMIX(  
      I               bi, bj, myTime, myThid )  
          CALL TIMER_STOP ('KVMIX (FIND KPP COEFFICIENTS) [DYNAMICS]'  
      I        , myThid)  
         ENDIF  
 #endif  
   
 C----------------------------------------------  
 C--     start of upward loop  
 C----------------------------------------------  
         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  
438    
439  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
440           kkey = ikact*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  C? Patrick Is this formula correct?
441  #endif  cph Yes, but I rewrote it.
442    cph Also, the KappaR? need the index k!
443  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC           kkey = (ikey-1)*Nr + k
444  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
445  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
446  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
447    
448  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
449           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
450       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,
451       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskC,maskUp,
452       I        myThid)       I        myThid)
453    
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
   
454  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
455  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
456           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
457       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
458       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        maskC,maskup,
459       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
460       I        myThid)       I        myThid)
461  #endif  #endif
462  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
463           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
464            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  
465           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
466            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
467       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
468       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
469       I         K13,K23,KappaRT,KapGM,       I         KappaRT,
470       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
471       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
472               CALL TIMESTEP_TRACER(
473         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
474         I         theta, gT,
475         U         gTnm1,
476         I         myIter, myThid)
477           ENDIF           ENDIF
478           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
479            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
480       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
481       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
482       I         K13,K23,KappaRS,KapGM,       I         KappaRS,
483       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
484       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
485               CALL TIMESTEP_TRACER(
486         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
487         I         salt, gS,
488         U         gSnm1,
489         I         myIter, myThid)
490           ENDIF           ENDIF
491  #ifdef ALLOW_OBCS  
492  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  
493  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
494           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
495  #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 )  
496           END IF           END IF
497  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
498    
499  C--      Freeze water  C--      Freeze water
500           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
501  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
502  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
503  #endif  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
504              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
505                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
506           END IF           END IF
507    
508  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
509  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                           K13, K23, rVel, KapGM, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
510    
511    
512          ENDDO ! K  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
513    C? Patrick? What about this one?
514    cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
515    cph since storing occurs on different tape for each
516    cph impldiff call anyways.
517    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
518    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
519            iikey = (ikey-1)*maximpl
520    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
521    
522  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
523          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
524    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
            maximpl = 6  
            iikey = ikact*maximpl  
 #endif  
   
525           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
526  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
527              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
528  #endif  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
529    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
530              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
531       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
532       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
533       U         gTNm1,       U         gTNm1,
534       I         myThid )       I         myThid )
535           END IF           ENDIF
536    
537           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
538  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
539           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
540  #endif  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
541    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
542              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
543       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
544       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
545       U         gSNm1,       U         gSNm1,
546       I         myThid )       I         myThid )
547             ENDIF
548    
549    #ifdef   ALLOW_OBCS
550    C--      Apply open boundary conditions
551             IF (useOBCS) THEN
552               DO K=1,Nr
553                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
554               ENDDO
555           END IF           END IF
556    #endif   /* ALLOW_OBCS */
557    
558          ENDIF ! implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
559            ENDIF
560    
561  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
562          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
563            iMax = sNx+OLx-1
564            jMin = 1-OLy+2
565            jMax = sNy+OLy-1
566    
567    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
568    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
569            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
570              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
571         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
572         I         etaN,
573         O         phiSurfX,phiSurfY,
574         I         myThid )                        
575            ENDIF
576    
577           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
578  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
579           idkey = iikey + 3  
580  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
581    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
582    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
583    
584              km1  = MAX(1,k-1)
585              kup  = 1+MOD(k+1,2)
586              kDown= 1+MOD(k,2)
587    
588    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
589    C        phiHyd(z=0)=0
590    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
591             IF (staggerTimeStep) THEN
592               CALL CALC_PHI_HYD(
593         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
594         I        gTnm1, gSnm1,
595         U        phiHyd,
596         I        myThid )
597             ELSE
598               CALL CALC_PHI_HYD(
599         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
600         I        theta, salt,
601         U        phiHyd,
602         I        myThid )
603             ENDIF
604    
605    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
606    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
607             IF ( momStepping ) THEN
608               CALL CALC_MOM_RHS(
609         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
610         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
611         U         fVerU, fVerV,
612         I         myTime, myThid)
613               CALL TIMESTEP(
614         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
615         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
616         I         myIter, myThid)
617    
618    #ifdef   ALLOW_OBCS
619    C--      Apply open boundary conditions
620             IF (useOBCS) THEN
621               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
622             END IF
623    #endif   /* ALLOW_OBCS */
624    
625    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
626    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
627             ELSE
628               DO j=1-OLy,sNy+OLy
629                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
630                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
631                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
632                 END DO
633               END DO
634    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
635    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
636             ENDIF
637    
638    
639    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
640            ENDDO
641    
642    
643    
644    C--     Implicit viscosity
645            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
646    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
647              idkey = iikey + 3
648    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
649    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
650            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
651       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
652       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
653       U         gUNm1,       U         gUNm1,
654       I         myThid )       I         myThid )
655  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
656           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
657  #endif  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
658    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
659            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
660       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
661       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
662       U         gVNm1,       U         gVNm1,
663       I         myThid )       I         myThid )
664    
665  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
666    C--      Apply open boundary conditions
667             IF (useOBCS) THEN
668               DO K=1,Nr
669                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
670               ENDDO
671             END IF
672    #endif   /* ALLOW_OBCS */
673    
674  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
675           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
676  #endif            idkey = iikey + 5
677    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
678    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
679            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
680       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
681       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
682       U         vVelD,       U         vVelD,
683       I         myThid )       I         myThid )
684  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
685          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
686  #endif  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
687    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
688            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
689       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
690       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
691       U         uVelD,       U         uVelD,
692       I         myThid )       I         myThid )
693    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
694  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
695            ENDIF
          ENDIF ! momStepping  
         ENDIF ! implicitViscosity  
696    
697    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
698    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
699    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
700    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
701    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
702    c       ENDIF
703    Cjmc(end)
704    
705    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
706            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
707              CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,
708         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
709              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
710                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
711         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
712              ENDIF
713            ENDIF
714    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
715    
716         ENDDO         ENDDO
717        ENDDO        ENDDO
718    
 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.)  
 cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),  
 cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))  
 cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),  
 cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))  
 cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),  
 cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))  
 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 )  
   
   
719        RETURN        RETURN
720        END        END
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