/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.2 by cnh, Fri Apr 24 02:05:40 1998 UTC revision 1.62 by jmc, Wed Feb 14 22:51:27 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_EEOPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
6        SUBROUTINE DYNAMICS(myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
7  C     /==========================================================\  C     /==========================================================\
8  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |
9  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |
# Line 20  C     | ===== Line 21  C     | =====
21  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
22  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
23  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
24          IMPLICIT NONE
25    
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
29  #include "CG2D.h"  #include "CG2D.h"
30    #include "PARAMS.h"
31    #include "DYNVARS.h"
32    #include "GRID.h"
33    
34    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
35    # include "tamc.h"
36    # include "tamc_keys.h"
37    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
38    
39    #ifdef ALLOW_KPP
40    # include "KPP.h"
41    #endif
42    
43    #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE
44    #include "AVER.h"
45    #endif
46    
47  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
48    C     myTime - Current time in simulation
49    C     myIter - Current iteration number in simulation
50  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
51          _RL myTime
52          INTEGER myIter
53        INTEGER myThid        INTEGER myThid
54    
55  C     == Local variables  C     == Local variables
56  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
57  C     uTrans, vTrans, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
58    C                              transport
59  C                              o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
60  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
61  C                              o wTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
62  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells
63  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C                              o maskUp: land/water mask for W points
64  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  
65  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
66  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
67  C                                      variable.  C                                      variable.
68  C     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
69  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
70    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
71    C                      pressure anomaly
72    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
73    C                      surface height
74    C                      anomaly.
75    C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.
76    C     etaSurfY
77    C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
78    C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
79    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
80    C     jMin, jMax       are applied.
81  C     bi, bj  C     bi, bj
82  C     k, kUp, kDown, kM1 - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
83  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
84  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
85        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
86        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
91        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
92        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
95        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
97        _RL fZon  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
98        _RL fMer  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
99        _RL fVerT (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
100        _RL fVerS (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
101        _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103        _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)        _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    C This is currently used by IVDC and Diagnostics
108          _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
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
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    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
123          INTEGER    isbyte
124          PARAMETER( isbyte = 4 )
125    
126          INTEGER act1, act2, act3, act4
127          INTEGER max1, max2, max3
128          INTEGER iikey, kkey
129          INTEGER maximpl
130    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
131    
132    C---    The algorithm...
133    C
134    C       "Correction Step"
135    C       =================
136    C       Here we update the horizontal velocities with the surface
137    C       pressure such that the resulting flow is either consistent
138    C       with the free-surface evolution or the rigid-lid:
139    C         U[n] = U* + dt x d/dx P
140    C         V[n] = V* + dt x d/dy P
141    C
142    C       "Calculation of Gs"
143    C       ===================
144    C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
145    C       physics, parameterizations etc...) are calculated
146    C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
147    C         b   = b(rho, theta)
148    C         K31 = K31 ( rho )
149    C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
150    C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
151    C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
152    C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
153    C
154    C       "Time-stepping" or "Prediction"
155    C       ================================
156    C       The models variables are stepped forward with the appropriate
157    C       time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
158    C       - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
159    C       in that the flow may be divergent and will be "corrected"
160    C       later with a surface pressure gradient.
161    C       - Normally for tracers the result is the new field at time
162    C       level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
163    C       is also *only* a prediction.
164    C       - We denote "predictors" with an asterisk (*).
165    C         U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
166    C         V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
167    C         theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
168    C         salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
169    C       With implicit diffusion:
170    C         theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
171    C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
172    C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
173    C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
174    C---
175    
176    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
177    C--   dummy statement to end declaration part
178          ikey = 1
179    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
180    
181  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
182  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 89  C     point numbers. This prevents spuri Line 185  C     point numbers. This prevents spuri
185  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
186        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
187         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
188          xA(i,j)      = 0.*1. _d 37          xA(i,j)      = 0. _d 0
189          yA(i,j)      = 0.*1. _d 37          yA(i,j)      = 0. _d 0
190          uTrans(i,j)  = 0.*1. _d 37          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
191          vTrans(i,j)  = 0.*1. _d 37          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
192          aTerm(i,j)   = 0.*1. _d 37          DO k=1,Nr
193          xTerm(i,j)   = 0.*1. _d 37           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
194          cTerm(i,j)   = 0.*1. _d 37           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
195          mTerm(i,j)   = 0.*1. _d 37           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
196          pTerm(i,j)   = 0.*1. _d 37           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
197          fZon(i,j)    = 0.*1. _d 37           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
198          fMer(i,j)    = 0.*1. _d 37           sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
         DO K=1,nZ  
          pH (i,j,k)  = 0.*1. _d 37  
199          ENDDO          ENDDO
200         ENDDO          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
201        ENDDO          rhok   (i,j) = 0. _d 0
202  C--   Set up work arrays that need valid initial values          maskC  (i,j) = 0. _d 0
       DO j=1-OLy,sNy+OLy  
        DO i=1-OLx,sNx+OLx  
         wTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         fVerT(i,j,1) = 0. _d 0  
         fVerT(i,j,2) = 0. _d 0  
         fVerS(i,j,1) = 0. _d 0  
         fVerS(i,j,2) = 0. _d 0  
         fVerU(i,j,1) = 0. _d 0  
         fVerU(i,j,2) = 0. _d 0  
         fVerV(i,j,1) = 0. _d 0  
         fVerV(i,j,2) = 0. _d 0  
203         ENDDO         ENDDO
204        ENDDO        ENDDO
205    
206    
207    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
208    C--   HPF directive to help TAMC
209    CHPF$ INDEPENDENT
210    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
211    
212        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
213    
214    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
215    C--    HPF directive to help TAMC
216    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
217    CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
218    CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
219    CHPF$&                  )
220    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
221    
222         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
223    
224    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
225              act1 = bi - myBxLo(myThid)
226              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
227    
228              act2 = bj - myByLo(myThid)
229              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
230    
231              act3 = myThid - 1
232              max3 = nTx*nTy
233    
234              act4 = ikey_dynamics - 1
235    
236              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
237         &                      + act3*max1*max2
238         &                      + act4*max1*max2*max3
239    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
240    
241    C--     Set up work arrays that need valid initial values
242            DO j=1-OLy,sNy+OLy
243             DO i=1-OLx,sNx+OLx
244              rTrans(i,j)   = 0. _d 0
245              fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
246              fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
247              fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
248              fVerS (i,j,2) = 0. _d 0
249              fVerU (i,j,1) = 0. _d 0
250              fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
251              fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
252              fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
253             ENDDO
254            ENDDO
255    
256            DO k=1,Nr
257             DO j=1-OLy,sNy+OLy
258              DO i=1-OLx,sNx+OLx
259    C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
260               ConvectCount(i,j,k) = 0.
261               KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
262               KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
263              ENDDO
264             ENDDO
265            ENDDO
266    
267          iMin = 1-OLx+1          iMin = 1-OLx+1
268          iMax = sNx+OLx          iMax = sNx+OLx
269          jMin = 1-OLy+1          jMin = 1-OLy+1
270          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
271    
272  C--     Update fields according to tendency terms  
273          CALL TIMESTEP(  C--     Start of diagnostic loop
274       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,myThid)          DO k=Nr,1,-1
275    
276  C--     Calculate rho with the appropriate equation of state  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
277          CALL FIND_RHO(  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
278       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,myThid)  C? Do we still need this?
279             kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1
280  C--     Calculate static stability and mix where convectively unstable  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
281          CALL CONVECT(  
282       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,myThid)  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
283              CALL INTEGRATE_FOR_W(
284  C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
285          CALL CALC_PH(       O                         wVel,
286       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,       I                         myThid )
287       O       pH,  
288       I       myThid )  #ifdef    ALLOW_OBCS
289    #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
290          DO K = Nz, 1, -1  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
291           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
292           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
293           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer            ENDIF
294           iMin = 1-OLx+2  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
295           iMax = sNx+OLx-1  #endif    /* ALLOW_OBCS */
296           jMin = 1-OLy+2  
297           jMax = sNy+OLy-1  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
298    C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
299    c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
300              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
301                CALL FIND_RHO(
302         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
303         I        theta, salt,
304         O        rhoK,
305         I        myThid )
306                IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
307         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
308         I        theta, salt,
309         O        rhoKm1,
310         I        myThid )
311                CALL GRAD_SIGMA(
312         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
313         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
314         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
315         I             myThid )
316              ENDIF
317    
318    C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
319    c ==> should use sigmaR !!!
320              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
321                CALL CALC_IVDC(
322         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
323         I        rhoKm1, rhoK,
324         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
325         I        myTime, myIter, myThid)
326              ENDIF
327    
328    C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
329            ENDDO
330    
331    #ifdef  ALLOW_OBCS
332    C--     Calculate future values on open boundaries
333            IF (useOBCS) THEN
334              CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
335         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
336         I            myThid )
337            ENDIF
338    #endif  /* ALLOW_OBCS */
339    
340    C--     Determines forcing terms based on external fields
341    C       relaxation terms, etc.
342            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
343         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
344         I             myThid )
345    
346    #ifdef  ALLOW_GMREDI
347    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
348            IF (useGMRedi) THEN
349              DO k=1,Nr
350                CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
351         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
352         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
353         I             myThid )
354              ENDDO
355    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
356            ELSE
357              DO k=1, Nr
358                CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
359         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
360         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
361         I             myThid )
362              ENDDO
363    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
364            ENDIF
365    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
366    
367    #ifdef  ALLOW_KPP
368    C--     Compute KPP mixing coefficients
369            IF (useKPP) THEN
370              CALL KPP_CALC(
371         I                  bi, bj, myTime, myThid )
372            ENDIF
373    #endif  /* ALLOW_KPP */
374    
375    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
376    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
377    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
378    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
379    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
380    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
381    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
382    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
383    
384    #ifdef ALLOW_AIM
385    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
386    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
387            IF ( useAIM ) THEN
388             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
389             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
390             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
391            ENDIF
392    #endif /* ALLOW_AIM */
393    
394    
395    C--     Start of thermodynamics loop
396            DO k=Nr,1,-1
397    
398    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
399    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
400    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
401    
402              km1  = MAX(1,k-1)
403              kup  = 1+MOD(k+1,2)
404              kDown= 1+MOD(k,2)
405    
406              iMin = 1-OLx+2
407              iMax = sNx+OLx-1
408              jMin = 1-OLy+2
409              jMax = sNy+OLy-1
410    
411    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
412    CPatrick Is this formula correct?
413             kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
414    CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
415    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
416    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
417    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
418    
419  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
420           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
421       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,
422       O        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskC,maskUp,
423       I        myThid)       I        myThid)
424    
425  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
426           CALL CALC_MOM_RHS(  C--      Calculate the total vertical diffusivity
427       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
428       I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
429       I        pH,       I        maskC,maskup,
430       U        aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
      U        fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
431       I        myThid)       I        myThid)
432    #endif
433    
434  C--      Calculate active tracer tendencies  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
435           CALL CALC_GT(  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
436       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,           IF ( tempStepping ) THEN
437       I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,             CALL CALC_GT(
438       U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
439       I        myThid)       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
440  Cdbg     CALL CALC_GS(       I         KappaRT,
441  Cdbg I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       U         fVerT,
442  Cdbg I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,       I         myTime, myThid)
443  Cdbg U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,             CALL TIMESTEP_TRACER(
444  Cdbg I        myThid)       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
445         I         theta, gT,
446         U         gTnm1,
447         I         myIter, myThid)
448             ENDIF
449             IF ( saltStepping ) THEN
450               CALL CALC_GS(
451         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
452         I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
453         I         KappaRS,
454         U         fVerS,
455         I         myTime, myThid)
456               CALL TIMESTEP_TRACER(
457         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
458         I         salt, gS,
459         U         gSnm1,
460         I         myIter, myThid)
461             ENDIF
462    
463    #ifdef   ALLOW_OBCS
464    C--      Apply open boundary conditions
465             IF (useOBCS) THEN
466               CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
467             END IF
468    #endif   /* ALLOW_OBCS */
469    
470    C--      Freeze water
471             IF (allowFreezing) THEN
472    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
473    CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
474    CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
475    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
476                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
477             END IF
478    
479    C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
480          ENDDO          ENDDO
481    
482    
483    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
484    CPatrick? What about this one?
485               maximpl = 6
486               iikey = (ikey-1)*maximpl
487    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
488    
489    C--     Implicit diffusion
490            IF (implicitDiffusion) THEN
491    
492             IF (tempStepping) THEN
493    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
494                idkey = iikey + 1
495    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
496                CALL IMPLDIFF(
497         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
498         I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
499         U         gTNm1,
500         I         myThid )
501             ENDIF
502    
503             IF (saltStepping) THEN
504    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
505             idkey = iikey + 2
506    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
507                CALL IMPLDIFF(
508         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
509         I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
510         U         gSNm1,
511         I         myThid )
512             ENDIF
513    
514    #ifdef   ALLOW_OBCS
515    C--      Apply open boundary conditions
516             IF (useOBCS) THEN
517               DO K=1,Nr
518                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
519               ENDDO
520             END IF
521    #endif   /* ALLOW_OBCS */
522    
523    C--     End If implicitDiffusion
524            ENDIF
525    
526    
527    
528    C--     Start of dynamics loop
529            DO k=1,Nr
530    
531    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
532    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
533    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
534    
535              km1  = MAX(1,k-1)
536              kup  = 1+MOD(k+1,2)
537              kDown= 1+MOD(k,2)
538    
539              iMin = 1-OLx+2
540              iMax = sNx+OLx-1
541              jMin = 1-OLy+2
542              jMax = sNy+OLy-1
543    
544    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
545    C        phiHyd(z=0)=0
546    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
547             IF (staggerTimeStep) THEN
548               CALL CALC_PHI_HYD(
549         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
550         I        gTnm1, gSnm1,
551         U        phiHyd,
552         I        myThid )
553             ELSE
554               CALL CALC_PHI_HYD(
555         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
556         I        theta, salt,
557         U        phiHyd,
558         I        myThid )
559             ENDIF
560    
561    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
562    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
563             IF ( momStepping ) THEN
564               CALL CALC_MOM_RHS(
565         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
566         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
567         U         fVerU, fVerV,
568         I         myTime, myThid)
569               CALL TIMESTEP(
570         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,phiHyd,
571         I         myIter, myThid)
572    
573    #ifdef   ALLOW_OBCS
574    C--      Apply open boundary conditions
575             IF (useOBCS) THEN
576               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
577             END IF
578    #endif   /* ALLOW_OBCS */
579    
580    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
581    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
582             ELSE
583               DO j=1-OLy,sNy+OLy
584                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
585                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
586                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
587                 END DO
588               END DO
589    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
590    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
591             ENDIF
592    
593    
594    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
595            ENDDO
596    
597    
598    
599    C--     Implicit viscosity
600            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
601    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
602              idkey = iikey + 3
603    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
604              CALL IMPLDIFF(
605         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
606         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
607         U         gUNm1,
608         I         myThid )
609    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
610              idkey = iikey + 4
611    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
612              CALL IMPLDIFF(
613         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
614         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
615         U         gVNm1,
616         I         myThid )
617    
618    #ifdef   ALLOW_OBCS
619    C--      Apply open boundary conditions
620             IF (useOBCS) THEN
621               DO K=1,Nr
622                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
623               ENDDO
624             END IF
625    #endif   /* ALLOW_OBCS */
626    
627    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
628    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
629              idkey = iikey + 5
630    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
631              CALL IMPLDIFF(
632         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
633         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
634         U         vVelD,
635         I         myThid )
636    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
637              idkey = iikey + 6
638    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
639              CALL IMPLDIFF(
640         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
641         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
642         U         uVelD,
643         I         myThid )
644    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
645    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
646            ENDIF
647    
648    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
649    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
650    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
651    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
652    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
653    c       ENDIF
654    Cjmc(end)
655    
656    #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE
657            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
658             DO K=1,Nr
659              CALL TIMEAVER_1FLD_XYZ(phiHyd, phiHydtave,
660         I                              deltaTclock, bi, bj, K, myThid)
661              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
662                CALL TIMEAVER_1FLD_XYZ(ConvectCount, ConvectCountTave,
663         I                              deltaTclock, bi, bj, K, myThid)
664              ENDIF
665             ENDDO
666            ENDIF
667    #endif /* INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE */
668    
669         ENDDO         ENDDO
670        ENDDO        ENDDO
671    
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