/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.12 by adcroft, Mon Jun 1 22:27:14 1998 UTC revision 1.88 by heimbach, Sat Jul 13 04:59:42 2002 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    CBOP
7    C     !ROUTINE: DYNAMICS
8    C     !INTERFACE:
9        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
10  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
11  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
12  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
13  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
14  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
15  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
16  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
17  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
18  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
19  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
20  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
21  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
22  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
23  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
24  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
25  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
26  C     \==========================================================/  C     | =================
27    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
28    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
29    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
30    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
31    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
32    C     |
33    C     | "Calculation of Gs"
34    C     | ===================
35    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
36    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
37    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
38    C     |   b   = b(rho, theta)
39    C     |   K31 = K31 ( rho )
40    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
41    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
42    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
43    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
44    C     |
45    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
46    C     | ================================
47    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
48    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
49    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
50    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
51    C     | later with a surface pressure gradient.
52    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
53    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
54    C     | is also *only* a prediction.
55    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
56    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
57    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
58    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
59    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
60    C     | With implicit diffusion:
61    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
62    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
63    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
64    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
65    C     |
66    C     *==========================================================*
67    C     \ev
68    C     !USES:
69          IMPLICIT NONE
70  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
71  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
72  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
73  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
74  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
75    #include "GRID.h"
76    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
77    #include "TR1.h"
78    #endif
79    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
80    # include "tamc.h"
81    # include "tamc_keys.h"
82    # include "FFIELDS.h"
83    # ifdef ALLOW_KPP
84    #  include "KPP.h"
85    # endif
86    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
87    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
88    #include "TIMEAVE_STATV.h"
89    #endif
90    
91    C     !CALLING SEQUENCE:
92    C     DYNAMICS()
93    C      |
94    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
95    C      |
96    C      |-- CALC_VISCOSITY
97    C      |
98    C      |-- CALC_PHI_HYD  
99    C      |
100    C      |-- MOM_FLUXFORM  
101    C      |
102    C      |-- MOM_VECINV    
103    C      |
104    C      |-- TIMESTEP      
105    C      |
106    C      |-- OBCS_APPLY_UV
107    C      |
108    C      |-- IMPLDIFF      
109    C      |
110    C      |-- OBCS_APPLY_UV
111    C      |
112    C      |-- CALL TIMEAVE_CUMUL_1T
113    C      |-- CALL DEBUG_STATS_RL
114    
115    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
116  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
117  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
118  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
119  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
120        _RL myTime        _RL myTime
121        INTEGER myIter        INTEGER myIter
122          INTEGER myThid
123    
124    C     !LOCAL VARIABLES:
125  C     == Local variables  C     == Local variables
126  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     uTrans, vTrans, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  
 C                              o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o wTrans: Vertical transport  
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
 C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  
 C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  
 C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  
 C                              o xTerm: Mixing term  
 C                              o cTerm: Coriolis term  
 C                              o mTerm: Metric term  
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
127  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
128  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
129  C                                      variable.  C                                      variable.
130  C     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
131  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
132    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
133    C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
134    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
135    C                      surface height anomaly.
136    C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
137    C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
138    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
139    C     jMin, jMax       are applied.
140  C     bi, bj  C     bi, bj
141  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
142  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
143  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
144        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
145        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
146        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
147        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
148        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
149        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
150        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
151        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
152        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
       _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fVerT (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL rhokm1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhokp1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhotmp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL K13   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K23   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K33   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL KapGM (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL KappaZT(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nz)  
153    
154        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
155        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
156        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
157        INTEGER i, j        INTEGER i, j
158        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
159    
160    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
161    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
162    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
163    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
164    Cjmc(end)
165    
166  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
167  C  C
168  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 113  C       "Calculation of Gs" Line 177  C       "Calculation of Gs"
177  C       ===================  C       ===================
178  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
179  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         w = sum_z ( div. u[n] )  
180  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
181    C         b   = b(rho, theta)
182  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
183  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
184  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
185  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
186  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
187  C  C
188  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
189  C       ================================  C       ================================
# Line 142  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 206  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
206  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
207  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
208  C---  C---
209    CEOP
210    
211  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
212  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 150  C     point numbers. This prevents spuri Line 215  C     point numbers. This prevents spuri
215  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
216        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
217         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
218          xA(i,j)      = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
219          yA(i,j)      = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
220          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
221          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
         aTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         xTerm(i,j)   = 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,nZ  
          pH (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  
          KappaZT(i,j,k) = 0. _d 0  
         ENDDO  
         rhokm1(i,j)  = 0. _d 0  
         rhokp1(i,j)  = 0. _d 0  
         rhotmp(i,j)  = 0. _d 0  
222         ENDDO         ENDDO
223        ENDDO        ENDDO
224    
225        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)  C-- Call to routine for calculation of
226         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)  C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
227    C   if desired:
228    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
229          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
230    #endif
231    
232    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
233    C--   HPF directive to help TAMC
234    CHPF$ INDEPENDENT
235    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
236    
237  C--     Set up work arrays that need valid initial values        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
         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  
           pH(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) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
238    
239          iMin = 1-OLx+1  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
240          iMax = sNx+OLx  C--    HPF directive to help TAMC
241          jMin = 1-OLy+1  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
242          jMax = sNy+OLy  CHPF$&                  ,phiHyd
243    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
244  C--     Calculate gradient of surface pressure  CHPF$&                  )
245          CALL GRAD_PSURF(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       pSurfX,pSurfY,  
      I       myThid)  
   
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,pSurfX,pSurfY,myThid)  
   
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, 1, 1, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,rhoKm1,rhoKm1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
         DO J=1-Oly,sNy+Oly  
          DO I=1-Olx,sNx+Olx  
           rhoKp1(I,J)=rhoKm1(I,J)  
          ENDDO  
         ENDDO  
246    
247          DO K=2,Nz         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
 C--     Update fields in Kth level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
 copt    CALL FIND_RHO(  
 copt I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, eosType,  
 copt O     rhoKm1,  
 copt I     myThid )  
 C       rhoKm1=rhoKp1  
         DO J=1-Oly,sNy+Oly  
          DO I=1-Olx,sNx+Olx  
           rhoKm1(I,J)=rhoKp1(I,J)  
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     Density of K level (below W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K, eosType,  
      O     rhotmp,  
      I     myThid )  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKp1, rhotmp,  
      O            K13, K23, K33, KapGM,  
      I            myThid )  
 C--     Calculate static stability and mix where convectively unstable  
         CALL CONVECT(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,  
      I      myTime,myIter,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K level (below W(K)) referenced to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
248    
249          ENDDO ! K  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
250              act1 = bi - myBxLo(myThid)
251              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
252              act2 = bj - myByLo(myThid)
253              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
254              act3 = myThid - 1
255              max3 = nTx*nTy
256              act4 = ikey_dynamics - 1
257              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
258         &                      + act3*max1*max2
259         &                      + act4*max1*max2*max3
260    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
261    
262  C--     Initial boundary condition on barotropic divergence integral  C--     Set up work arrays that need valid initial values
263          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
264           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
265            cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0. _d 0            DO k=1,Nr
266               phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
267               KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
268               KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
269              ENDDO
270              fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
271              fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
272              fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
273              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
274           ENDDO           ENDDO
275          ENDDO          ENDDO
276    
277          DO K = Nz, 1, -1  C--     Start computation of dynamics
278           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)          iMin = 1-OLx+2
279           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above          iMax = sNx+OLx-1
280           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer          jMin = 1-OLy+2
281           iMin = 1-OLx+2          jMax = sNy+OLy-1
282           iMax = sNx+OLx-1  
283           jMin = 1-OLy+2  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
284           jMax = sNy+OLy-1  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
285    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
286  C--      Get temporary terms used by tendency routines  
287           CALL CALC_COMMON_FACTORS (  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
288       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
289       O        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,maskUp,          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
290       I        myThid)            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
291         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
292         I         etaN,
293         O         phiSurfX,phiSurfY,
294         I         myThid )                        
295            ENDIF
296    
297    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
298    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
299    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
300    #ifdef ALLOW_KPP
301    CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
302    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
303    #endif /* ALLOW_KPP */
304    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
305    
306    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
307  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
308           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          DO k=1,Nr
309       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,           CALL CALC_VISCOSITY(
310       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
311       O        KappaZT,       O        KappaRU,KappaRV,
312       I        myThid)       I        myThid)
313           ENDDO
314    #endif
315    
316    C--     Start of dynamics loop
317            DO k=1,Nr
318    
319  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
320           IF ( momStepping ) THEN  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
321            CALL CALC_MOM_RHS(  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
322       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
323       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,            km1  = MAX(1,k-1)
324       I         pH,            kp1  = MIN(k+1,Nr)
325       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,            kup  = 1+MOD(k+1,2)
326       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,            kDown= 1+MOD(k,2)
327       I         myThid)  
328    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
329             kkey = (ikey-1)*Nr + k
330    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
331    
332    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
333    C        phiHyd(z=0)=0
334    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
335             IF (staggerTimeStep) THEN
336               CALL CALC_PHI_HYD(
337         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
338         I        gT, gS,
339         U        phiHyd,
340         I        myThid )
341             ELSE
342               CALL CALC_PHI_HYD(
343         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
344         I        theta, salt,
345         U        phiHyd,
346         I        myThid )
347           ENDIF           ENDIF
348    
349  C--      Calculate active tracer tendencies  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
350           IF ( tempStepping ) THEN  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
351            CALL CALC_GT(           IF ( momStepping ) THEN
352       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
353       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
354       I         K13,K23,KappaZT,KapGM,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
355       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
356       I         myThid)       U         fVerU, fVerV,
357         I         myTime, myIter, myThid)
358    #endif
359    #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
360               IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
361         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
362         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
363         U         fVerU, fVerV,
364         I         myTime, myIter, myThid)
365    #endif
366               CALL TIMESTEP(
367         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
368         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
369         I         myIter, myThid)
370    
371    #ifdef   ALLOW_OBCS
372    C--      Apply open boundary conditions
373             IF (useOBCS) THEN
374               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
375             END IF
376    #endif   /* ALLOW_OBCS */
377    
378    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
379    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
380             ELSE
381               DO j=1-OLy,sNy+OLy
382                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
383                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
384                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
385                 END DO
386               END DO
387    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
388    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
389           ENDIF           ENDIF
390  Cdbg     CALL CALC_GS(  
391  Cdbg I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
392  Cdbg I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
393  Cdbg I        K13,K23,K33,KapGM,          ENDDO
394  Cdbg U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,  
395  Cdbg I        myThid)  C--     Implicit viscosity
396            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
397  C--      Prediction step (step forward all model variables)  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
398           CALL TIMESTEP(  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
399       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
400       I       myThid)            CALL IMPLDIFF(
401         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
402  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
403           CALL DIV_G(       U         gUNm1,
404       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I         myThid )
405       I       xA,yA,  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
406       I       myThid)  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
407    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
408          ENDDO ! K            CALL IMPLDIFF(
409         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
410  C--     Implicit diffusion       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
411          IF (implicitDiffusion) THEN       U         gVNm1,
412           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         myThid )
413       I                  KappaZT,  
414       I                  myThid )  #ifdef   ALLOW_OBCS
415    C--      Apply open boundary conditions
416             IF (useOBCS) THEN
417               DO K=1,Nr
418                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
419               ENDDO
420             END IF
421    #endif   /* ALLOW_OBCS */
422    
423    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
424    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
425    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
426    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
427              CALL IMPLDIFF(
428         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
429         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
430         U         vVelD,
431         I         myThid )
432    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
433    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
434    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
435              CALL IMPLDIFF(
436         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
437         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
438         U         uVelD,
439         I         myThid )
440    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
441    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
442          ENDIF          ENDIF
443    
444    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
445    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
446    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
447    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
448    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
449    c       ENDIF
450    Cjmc(end)
451    
452    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
453            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
454              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
455         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
456            ENDIF
457    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
458    
459         ENDDO         ENDDO
460        ENDDO        ENDDO
461    
462        write(0,*) 'dynamics: pS',minval(cg2d_x),maxval(cg2d_x)  #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
463        write(0,*) 'dynamics: U',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),        If (debugMode) THEN
464       &                         maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
465        write(0,*) 'dynamics: V',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
466       &                         maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
467        write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
468       &                         maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
469        write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
470       &                         maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
471        write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
472       &                         maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
473        write(0,*) 'dynamics: gT',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
474       &                         maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
475        write(0,*) 'dynamics: T',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
476       &                         maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
477        write(0,*) 'dynamics: pH',minval(pH/(Gravity*Rhonil)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
478       &                          maxval(pH/(Gravity*Rhonil))        ENDIF
479    #endif
480    
481        RETURN        RETURN
482        END        END

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