/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.50 by adcroft, Wed Jun 21 19:13:11 2000 UTC revision 1.66 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  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34  #include "tamc.h"  # include "tamc.h"
35  #include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
36    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
37    
38    #ifdef ALLOW_KPP
39    # include "KPP.h"
40    #endif
41    
42    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
43    #include "TIMEAVE_STATV.h"
44  #endif  #endif
45    
46  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 53  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  
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)  
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)
# Line 129  C                      index into fVerTe Line 104  C                      index into fVerTe
104        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
105        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _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 163  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 198  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 211  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  
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           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 228  C     uninitialised but inert locations. Line 189  C     uninitialised but inert locations.
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$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,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 270  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 286  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  
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 308  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)  
      &     ) 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  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL CONVECT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
   
 #endif  
   
 C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) 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 ?  
   
 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  
         ENDIF  
 C--     Calculate buoyancy  
         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 )  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
265  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
266           kkey = ikact*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
267  #endif  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
268    CADJ STORE uvel(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
269           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
270    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
271  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
272           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  C--     Start of diagnostic loop
273  C--       Update fields in layer below according to tendency terms          DO k=Nr,1,-1
274            CALL CORRECTION_STEP(  
275       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
276       I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
277  #ifdef ALLOW_OBCS  C? Do we still need this?
278            IF (openBoundaries) THEN  cph kkey formula corrected.
279  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
280  CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte           kkey = (ikey-1)*Nr + k
281  CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k , key = kkey, byte = isbyte
282  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k , key = kkey, byte = isbyte
283  CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
284  #endif  
285               CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
286            END IF            CALL INTEGRATE_FOR_W(
287  #endif       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
288           ENDIF       O                         wVel,
289  #endif       I                         myThid )
290    
291  C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  #ifdef    ALLOW_OBCS
292  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
293  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
294  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
295  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
296  #endif            ENDIF
297           CALL FIND_RHO(  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
298       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  #endif    /* ALLOW_OBCS */
299       O      rhoK,  
300       I      myThid )  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
301  #endif  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
302           IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
303       &      ) THEN            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
304  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.              CALL FIND_RHO(
305  C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
306  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL       I        theta, salt,
307  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       O        rhoK,
 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+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
           CALL CONVECT(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  
      U        ConvectCount,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
 #endif  
   
 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  
   
 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,  
308       I        myThid )       I        myThid )
309  C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation              IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
310  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
311           CALL FIND_RHO(       I        theta, salt,
312       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,       O        rhoKm1,
      O        rhoTmp,  
313       I        myThid )       I        myThid )
314  #endif              CALL GRAD_SIGMA(
315           CALL GRAD_SIGMA(       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
316       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,       I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
317       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
318       I             myThid )       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           DO J=jMin,jMax  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
           ENDDO  
          ENDDO  
332          ENDDO          ENDDO
 C--     end of k loop  
333    
334  #ifdef ALLOW_GMREDI  #ifdef  ALLOW_OBCS
335    C--     Calculate future values on open boundaries
336            IF (useOBCS) THEN
337              CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
338         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
339         I            myThid )
340            ENDIF
341    #endif  /* ALLOW_OBCS */
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  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ELSE
360  CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            DO k=1, Nr
361  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
362  #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,  
363       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
364       I             myThid )       I             myThid )
365          ENDDO            ENDDO
366  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
367            ENDIF
368    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
369    
370    #ifdef  ALLOW_KPP
371    C--     Compute KPP mixing coefficients
372            IF (useKPP) THEN
373              CALL KPP_CALC(
374         I                  bi, bj, myTime, myThid )
375    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
376            ELSE
377              DO j=1-OLy,sNy+OLy
378                DO i=1-OLx,sNx+OLx
379                  KPPhbl (i,j,bi,bj) = 1.0
380                  KPPfrac(i,j,bi,bj) = 0.0
381                  DO k = 1,Nr
382                     KPPghat   (i,j,k,bi,bj) = 0.0
383                     KPPviscAz (i,j,k,bi,bj) = viscAz
384                     KPPdiffKzT(i,j,k,bi,bj) = diffKzT
385                     KPPdiffKzS(i,j,k,bi,bj) = diffKzS
386                  ENDDO
387                ENDDO
388              ENDDO
389    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
390            ENDIF
391    
392  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
393  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
394  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
395  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
396  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
397  #endif  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
398    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
399    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
400    
401    #endif  /* ALLOW_KPP */
402    
403    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
404    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
405    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
406    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
407    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
408    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
409    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    
 #ifdef ALLOW_KPP  
 C--     Compute KPP mixing coefficients  
         CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
         CALL KPP_CALC(  
      I               bi, bj, myTime, myThid )  
         CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
 #endif  
422    
423  C--     Start of upward loop  C--     Start of thermodynamics loop
424          DO K = Nr, 1, -1          DO k=Nr,1,-1
425    
426           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
427           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
428           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  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  
429    
430  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            km1  = MAX(1,k-1)
431           kkey = ikact*(Nr-1+1) + (k-1) + 1            kup  = 1+MOD(k+1,2)
432  #endif            kDown= 1+MOD(k,2)
433    
434  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            iMin = 1-OLx+2
435  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            iMax = sNx+OLx-1
436  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            jMin = 1-OLy+2
437  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            jMax = sNy+OLy-1
438  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
439  #endif  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
440    C? Patrick Is this formula correct?
441    cph Yes, but I rewrote it.
442    cph Also, the KappaR? need the index k!
443             kkey = (ikey-1)*Nr + k
444    CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
445    CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
446    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
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,       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         KappaRT,       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         KappaRS,       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                           rVel, 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
556    #endif   /* ALLOW_OBCS */
557    
558    C--     End If implicitDiffusion
559            ENDIF
560    
561    C--     Start computation of dynamics
562            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    C--     Start of dynamics loop
578            DO k=1,Nr
579    
580    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           END IF
623    #endif   /* ALLOW_OBCS */
624    
625          ENDIF ! implicitDiffusion  #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    
 C--     Implicit viscosity  
         IF (implicitViscosity) THEN  
638    
639           IF (momStepping) THEN  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
640  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          ENDDO
641           idkey = iikey + 3  
642  #endif  
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.)  
 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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