/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.36 by cnh, Wed Oct 28 03:11:37 1998 UTC revision 1.52 by adcroft, Thu Jun 29 18:49:50 2000 UTC
# Line 20  C     | ===== Line 20  C     | =====
20  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
21  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
22  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
23    c
24    c     changed: Patrick Heimbach heimbach@mit.edu 6-Jun-2000
25    c              - computation of ikey wrong for nTx,nTy > 1
26    c                and/or nsx,nsy > 1: act1 and act2 were
27    c                mixed up.
28    
29          IMPLICIT NONE
30    
31  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
32  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
# Line 27  C     == Global variables === Line 34  C     == Global variables ===
34  #include "CG2D.h"  #include "CG2D.h"
35  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
36  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
37    #include "GRID.h"
38    
39    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
40    #include "tamc.h"
41    #include "tamc_keys.h"
42    #endif
43    
44  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
45  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
46  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
47  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
48        _RL myTime        _RL myTime
49        INTEGER myIter        INTEGER myIter
50          INTEGER myThid
51    
52  C     == Local variables  C     == Local variables
53  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
54  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow transport  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
55    C                              transport
56  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport
57  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
58  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
59  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and lower  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and
60  C                                        cell faces.  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     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in
# Line 59  C                              o fVer: V Line 73  C                              o fVer: V
73  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
74  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
75  C                                      variable.  C                                      variable.
76  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level below.  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level
77    C                      below.
78  C     rhoKP1                                                                    C     rhoKP1                                                                  
79  C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.
80  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
81  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic pressure anomaly  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
82  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential surface height  C                      pressure anomaly
83    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
84    C                      surface height
85  C                      anomaly.  C                      anomaly.
86  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.
87  C     etaSurfY  C     etaSurfY
 C     K13, K23, K33  - Non-zero elements of small-angle approximation  
 C                      diffusion tensor.  
 C     KapGM          - Spatially varying Visbeck et. al mixing coeff.  
88  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
89  C     KappaRS          ( background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
90  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
91  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
92  C     bi, bj  C     bi, bj
93  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown
94  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate
95  C                      into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
96        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
97        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
98        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
# Line 107  C                      into fVerTerm Line 121  C                      into fVerTerm
121        _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
122        _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
123        _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL K13     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL K23     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL K33     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL KapGM   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
124        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
125        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
126          _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
127          _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
128          _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
129          _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
130          _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
131    
132    C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
133    C #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL
134          _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
135    C #endif
136    
137        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
138        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
# Line 121  C                      into fVerTerm Line 141  C                      into fVerTerm
141        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, kM1, kUp, kDown
142        LOGICAL BOTTOM_LAYER        LOGICAL BOTTOM_LAYER
143    
144    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
145          INTEGER    isbyte
146          PARAMETER( isbyte = 4 )
147    
148          INTEGER act1, act2, act3, act4
149          INTEGER max1, max2, max3
150          INTEGER iikey, kkey
151          INTEGER maximpl
152    #endif
153    
154  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
155  C  C
156  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 166  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = Line 196  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] =
196  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
197  C---  C---
198    
199    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
200    C--   dummy statement to end declaration part
201          ikey = 1
202    #endif
203    
204  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
205  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
206  C     just ensure that all memory references are to valid floating  C     just ensure that all memory references are to valid floating
# Line 186  C     uninitialised but inert locations. Line 221  C     uninitialised but inert locations.
221          fMer(i,j)    = 0. _d 0          fMer(i,j)    = 0. _d 0
222          DO K=1,Nr          DO K=1,Nr
223           phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0           phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0
224           K13(i,j,k)  = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
225           K23(i,j,k)  = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
226           K33(i,j,k)  = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
227           KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
228           KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
229          ENDDO          ENDDO
230          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
231          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
# Line 203  C     uninitialised but inert locations. Line 238  C     uninitialised but inert locations.
238        ENDDO        ENDDO
239    
240    
241    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
242    C--   HPF directive to help TAMC
243    !HPF$ INDEPENDENT
244    #endif
245    
246        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
247    
248    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
249    C--    HPF directive to help TAMC
250    !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
251    !HPF$&                  ,phiHyd,
252    !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
253    !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
254    !HPF$&                  )
255    #endif
256    
257         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
258    
259    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
260              act1 = bi - myBxLo(myThid)
261              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
262    
263              act2 = bj - myByLo(myThid)
264              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
265    
266              act3 = myThid - 1
267              max3 = nTx*nTy
268    
269              act4 = ikey_dynamics - 1
270    
271              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
272         &                      + act3*max1*max2
273         &                      + act4*max1*max2*max3
274    #endif
275    
276  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
277          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
278           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
# Line 221  C--     Set up work arrays that need val Line 288  C--     Set up work arrays that need val
288            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
289            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
290            phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0            phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0
291            K13   (i,j,1) = 0. _d 0           ENDDO
292            K23   (i,j,1) = 0. _d 0          ENDDO
293            K33   (i,j,1) = 0. _d 0  
294            KapGM (i,j)   = GMkbackground          DO k=1,Nr
295             DO j=1-OLy,sNy+OLy
296              DO i=1-OLx,sNx+OLx
297    #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL
298               ConvectCount(i,j,k) = 0.
299    #endif
300               KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
301               KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
302              ENDDO
303           ENDDO           ENDDO
304          ENDDO          ENDDO
305    
# Line 237  C--     Set up work arrays that need val Line 312  C--     Set up work arrays that need val
312          K = 1          K = 1
313          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr
314    
315    #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP
316  C--     Calculate gradient of surface pressure  C--     Calculate gradient of surface pressure
317          CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(          CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(
318       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
# Line 246  C--     Update fields in top level accor Line 322  C--     Update fields in top level accor
322          CALL CORRECTION_STEP(          CALL CORRECTION_STEP(
323       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,
324       I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)       I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)
325    
326    #ifdef ALLOW_OBCS
327            IF (openBoundaries) THEN
328    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
329    CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
330    CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
331    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
332    CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
333    #endif
334               CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K, myThid )
335            END IF
336    #endif
337    
338          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN
339  C--      Update fields in layer below according to tendency terms  C--      Update fields in layer below according to tendency terms
340           CALL CORRECTION_STEP(           CALL CORRECTION_STEP(
341       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,
342       I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)       I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)
343    #ifdef ALLOW_OBCS
344             IF (openBoundaries) THEN
345    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
346    CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
347    CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
348    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
349    CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
350    #endif
351                CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )
352             END IF
353    #endif
354          ENDIF          ENDIF
355    #endif
356  C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1
357    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
358    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
359    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
360    CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
361    #endif
362          CALL FIND_RHO(          CALL FIND_RHO(
363       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,
364       O     rhoKm1,       O     rhoKm1,
365       I     myThid )       I     myThid )
366    #endif
367    
368          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)
369         &     ) THEN
370  C--      Check static stability with layer below  C--      Check static stability with layer below
371  C--      and mix as needed.  C--      and mix as needed.
372    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
373    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
374    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
375    CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
376    #endif
377           CALL FIND_RHO(           CALL FIND_RHO(
378       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,
379       O      rhoKp1,       O      rhoKp1,
380       I      myThid )       I      myThid )
381    #endif
382    
383    #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL
384    
385    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
386    CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
387    CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
388    #endif
389           CALL CONVECT(           CALL CONVECT(
390       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,
391         U       ConvectCount,
392         I       myTime,myIter,myThid)
393    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
394    CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)
395    CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
396    CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)
397    CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
398    #endif
399    
400    #endif
401    
402    C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection
403             IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(
404         I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,
405         U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
406       I       myTime,myIter,myThid)       I       myTime,myIter,myThid)
407    CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?
408    
409  C--      Recompute density after mixing  C--      Recompute density after mixing
410    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
411           CALL FIND_RHO(           CALL FIND_RHO(
412       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,
413       O      rhoKm1,       O      rhoKm1,
414       I      myThid )       I      myThid )
415    #endif
416          ENDIF          ENDIF
417  C--     Calculate buoyancy  C--     Calculate buoyancy
418          CALL CALC_BUOYANCY(          CALL CALC_BUOYANCY(
419       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,
420       O      buoyKm1,       O      buoyKm1,
421       I      myThid )       I      myThid )
422  C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of phiHyd(z=0)=0  C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
423    C--     phiHyd(z=0)=0
424          CALL CALC_PHI_HYD(          CALL CALC_PHI_HYD(
425       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,
426       U      phiHyd,       U      phiHyd,
427       I      myThid )       I      myThid )
428            CALL GRAD_SIGMA(
429         I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,
430         I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,
431         O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,
432         I            myThid )
433    
434    C--     Start of downward loop
435          DO K=2,Nr          DO K=2,Nr
436    
437    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
438             kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1
439    #endif
440    
441           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr
442    
443    #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP
444           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN
445  C--       Update fields in layer below according to tendency terms  C--       Update fields in layer below according to tendency terms
446            CALL CORRECTION_STEP(            CALL CORRECTION_STEP(
447       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,
448       I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)       I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)
449    #ifdef ALLOW_OBCS
450              IF (openBoundaries) THEN
451    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
452    CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
453    CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
454    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
455    CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
456    #endif
457                 CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )
458              END IF
459    #endif
460           ENDIF           ENDIF
461    #endif
462    
463  C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level
464    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
465    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
466    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
467    CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
468    #endif
469           CALL FIND_RHO(           CALL FIND_RHO(
470       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,
471       O      rhoK,       O      rhoK,
472       I      myThid )       I      myThid )
473           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  #endif
474             IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)
475         &      ) THEN
476  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.
477  C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.
478    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
479    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
480    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
481    CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
482    #endif
483            CALL FIND_RHO(            CALL FIND_RHO(
484       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,
485       O       rhoKp1,       O       rhoKp1,
486       I       myThid )       I       myThid )
487    #endif
488    
489    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
490    CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
491    CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
492    CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
493    #endif
494    
495    #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL
496            CALL CONVECT(            CALL CONVECT(
497       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,
498         U        ConvectCount,
499       I        myTime,myIter,myThid)       I        myTime,myIter,myThid)
500    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
501    CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)
502    CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
503    CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)
504    CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
505    #endif
506    #endif
507    
508    C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection
509             IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
510                CALL CALC_IVDC(
511         I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,
512         U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
513         I       myTime,myIter,myThid)
514    CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?
515             END IF
516    
517  C--       Recompute density after mixing  C--       Recompute density after mixing
518    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
519            CALL FIND_RHO(            CALL FIND_RHO(
520       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,
521       O       rhoK,       O       rhoK,
522       I       myThid )       I       myThid )
523    #endif
524           ENDIF           ENDIF
525  C--      Calculate buoyancy  C--      Calculate buoyancy
526           CALL CALC_BUOYANCY(           CALL CALC_BUOYANCY(
527       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,
528       O       buoyK,       O       buoyK,
529       I       myThid )       I       myThid )
530  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of phiHyd(z=0)=0  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
531    C--      phiHyd(z=0)=0
532           CALL CALC_PHI_HYD(           CALL CALC_PHI_HYD(
533       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,
534       U        phiHyd,       U        phiHyd,
535       I        myThid )       I        myThid )
536  C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
537    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
538           CALL FIND_RHO(           CALL FIND_RHO(
539       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,
540       O        rhoTmp,       O        rhoTmp,
541       I        myThid )       I        myThid )
542           CALL CALC_ISOSLOPES(  #endif
543       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,           CALL GRAD_SIGMA(
544       I        rhoKm1, rhoK, rhotmp,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,
545       O        K13, K23, K33, KapGM,       I             rhoK, rhotmp, rhoK,
546       I        myThid )       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
547         I             myThid )
548    
549    
550           DO J=jMin,jMax           DO J=jMin,jMax
551            DO I=iMin,iMax            DO I=iMin,iMax
552    #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL
553             rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)             rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)
554    #endif
555             buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)             buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)
556            ENDDO            ENDDO
557           ENDDO           ENDDO
558          ENDDO ! K          ENDDO
559    C--     end of k loop
560    
561    #ifdef ALLOW_GMREDI
562    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
563    CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
564    CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
565    CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
566    #endif
567            DO K=1, Nr
568             IF (use_GMRedi) CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
569         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,
570         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
571         I             myThid )
572            ENDDO
573    #endif
574    
575    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
576    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
577    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
578    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
579    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte
580    #endif
581    
582    #ifdef ALLOW_KPP
583    C--     Compute KPP mixing coefficients
584            CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)
585            CALL KPP_CALC(
586         I               bi, bj, myTime, myThid )
587            CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)
588    #endif
589    
590    C--     Start of upward loop
591          DO K = Nr, 1, -1          DO K = Nr, 1, -1
592    
593           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)
594           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above
595           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer
596    
597           iMin = 1-OLx+2           iMin = 1-OLx+2
598           iMax = sNx+OLx-1           iMax = sNx+OLx-1
599           jMin = 1-OLy+2           jMin = 1-OLy+2
600           jMax = sNy+OLy-1           jMax = sNy+OLy-1
601    
602    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
603             kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
604    #endif
605    
606    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
607    CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
608    CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
609    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
610    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
611    #endif
612    
613  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
614           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
615       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,
616       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,
617       I        myThid)       I        myThid)
618    
619    #ifdef ALLOW_OBCS
620            IF (openBoundaries) THEN
621             CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )
622            ENDIF
623    #endif
624    
625    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
626  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
627           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
628       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,
629       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        maskC,maskUp,
630       O        KappaRT,KappaRS,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
631       I        myThid)       I        myThid)
632    #endif
633  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C--      Calculate accelerations in the momentum equations
634           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
635            CALL CALC_MOM_RHS(            CALL CALC_MOM_RHS(
636       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,
637       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,
638       I         phiHyd,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
639       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,
640       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,
641       I         myThid)       I         myTime, myThid)
642    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
643    #ifdef INCLUDE_CD_CODE
644             ELSE
645                DO j=1-OLy,sNy+OLy
646                   DO i=1-OLx,sNx+OLx
647                      guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
648                      gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
649                   END DO
650                END DO
651    #endif
652    #endif
653           ENDIF           ENDIF
654  C--      Calculate active tracer tendencies  C--      Calculate active tracer tendencies
655           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
656            CALL CALC_GT(            CALL CALC_GT(
657       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,
658       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
659       I         K13,K23,KappaRT,KapGM,       I         KappaRT,
660       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,
661       I         myThid)       I         myTime, myThid)
662           ENDIF           ENDIF
663           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
664            CALL CALC_GS(            CALL CALC_GS(
665       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,
666       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
667       I         K13,K23,KappaRS,KapGM,       I         KappaRS,
668       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,
669       I         myThid)       I         myTime, myThid)
670           ENDIF           ENDIF
671    #ifdef ALLOW_OBCS
672    C--      Calculate future values on open boundaries
673             IF (openBoundaries) THEN
674    Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )
675              CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )
676             ENDIF
677    #endif
678  C--      Prediction step (step forward all model variables)  C--      Prediction step (step forward all model variables)
679           CALL TIMESTEP(           CALL TIMESTEP(
680       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,
681       I       myThid)       I       myIter, myThid)
682    #ifdef ALLOW_OBCS
683    C--      Apply open boundary conditions
684             IF (openBoundaries) THEN
685    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
686    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
687    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
688    CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
689    #endif
690                CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, K, myThid )
691             END IF
692    #endif
693    C--      Freeze water
694             IF (allowFreezing) THEN
695    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
696    CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte
697    #endif
698                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )
699             END IF
700    
701    #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS
702  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields
703           CALL CALC_DIV_GHAT(           CALL CALC_DIV_GHAT(
704       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,
705       I       xA,yA,       I       xA,yA,
706       I       myThid)       I       myThid)
707    #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */
708    
709  C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)
710  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS  #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE
711           IF (taveFreq.GT.0.) THEN           IF (taveFreq.GT.0.) THEN
712            CALL DO_TIME_AVERAGES(            CALL DO_TIME_AVERAGES(
713       I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,       I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,
714       I                           K13, K23, rVel, KapGM,       I                           rVel, ConvectCount,
715       I                           myThid )       I                           myThid )
716           ENDIF           ENDIF
717  #endif  #endif
718    
719    
720          ENDDO ! K          ENDDO ! K
721    
722    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
723               maximpl = 6
724               iikey = (ikey-1)*maximpl
725    #endif
726    
727  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
728          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
729           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
730       I                  KappaRT,KappaRS,           IF (tempStepping) THEN
731       I                  myThid )  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
732          ENDIF              idkey = iikey + 1
733    #endif
734                CALL IMPLDIFF(
735         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
736         I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,
737         U         gTNm1,
738         I         myThid )
739             END IF
740    
741             IF (saltStepping) THEN
742    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
743             idkey = iikey + 2
744    #endif
745                CALL IMPLDIFF(
746         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
747         I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,
748         U         gSNm1,
749         I         myThid )
750             END IF
751    
752            ENDIF ! implicitDiffusion
753    
754    C--     Implicit viscosity
755            IF (implicitViscosity) THEN
756    
757             IF (momStepping) THEN
758    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
759             idkey = iikey + 3
760    #endif
761              CALL IMPLDIFF(
762         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
763         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
764         U         gUNm1,
765         I         myThid )
766    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
767             idkey = iikey + 4
768    #endif
769              CALL IMPLDIFF(
770         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
771         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
772         U         gVNm1,
773         I         myThid )
774    
775    #ifdef INCLUDE_CD_CODE
776    
777    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
778             idkey = iikey + 5
779    #endif
780              CALL IMPLDIFF(
781         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
782         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
783         U         vVelD,
784         I         myThid )
785    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
786            idkey = iikey + 6
787    #endif
788              CALL IMPLDIFF(
789         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
790         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
791         U         uVelD,
792         I         myThid )
793    
794    #endif
795    
796             ENDIF ! momStepping
797            ENDIF ! implicitViscosity
798    
799         ENDDO         ENDDO
800        ENDDO        ENDDO
# Line 434  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sN Line 811  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sN
811  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',
812  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),
813  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)
 cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),  
 cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))  
 cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),  
 cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))  
 cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),  
 cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))  
814  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),
815  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))
816  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),
# Line 458  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS ex Line 829  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS ex
829  C    &Nr, 1, myThid )  C    &Nr, 1, myThid )
830  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,
831  C    &Nr, 1, myThid )  C    &Nr, 1, myThid )
832    C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,
833    C    &Nr, 1, myThid )
834    
835    
836        RETURN        RETURN
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