/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.50 by adcroft, Wed Jun 21 19:13:11 2000 UTC revision 1.70 by adcroft, Wed Jun 6 15:14:06 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
# Line 20  C     | ===== Line 21  C     | =====
21  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
22  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
23  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
 c  
 c     changed: Patrick Heimbach heimbach@mit.edu 6-Jun-2000  
 c              - computation of ikey wrong for nTx,nTy > 1  
 c                and/or nsx,nsy > 1: act1 and act2 were  
 c                mixed up.  
   
24        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
25    
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
32    
33  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34  #include "tamc.h"  # include "tamc.h"
35  #include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
36    # include "FFIELDS.h"
37    # ifdef ALLOW_KPP
38    #  include "KPP.h"
39    # endif
40    # ifdef ALLOW_GMREDI
41    #  include "GMREDI.h"
42    # endif
43    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
44    
45    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
46    #include "TIMEAVE_STATV.h"
47  #endif  #endif
48    
49  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 53  C     == Local variables Line 58  C     == Local variables
58  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
59  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
60  C                              transport  C                              transport
61  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
62  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
63  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
64  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points
65  C                                        lower cell faces.  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 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  
66  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
67  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
68  C                                      variable.  C                                      variable.
69  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
 C                      below.  
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
70  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
71  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
72  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
73  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
74  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
75  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
76  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
77  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
78  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
79  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
80  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
81  C     bi, bj  C     bi, bj
82  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
83  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
84  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
85    C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.
86        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _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)
       _RL aTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL xTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL cTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
92        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
95        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
97        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhokp1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
98        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
99        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
100        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
101        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 128  C                      index into fVerTe Line 105  C                      index into fVerTe
105        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
106        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
107        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
108          _RL tauAB
109    
110  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
111        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 #endif  
112    
113        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
114        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
115        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
116        INTEGER i, j        INTEGER i, j
117        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
       INTEGER    isbyte  
       PARAMETER( isbyte = 4 )  
   
       INTEGER act1, act2, act3, act4  
       INTEGER max1, max2, max3  
       INTEGER ikact, iikey,kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif  
118    
119    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
120    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
121    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
122    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
123    Cjmc(end)
124    
125  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
126  C  C
127  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 163  C Line 135  C
135  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
136  C       ===================  C       ===================
137  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
138  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
139  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
140  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
141  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
142  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
143  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
144  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
145  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
146  C  C
147  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
148  C       ================================  C       ================================
# Line 198  C--- Line 169  C---
169  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
170  C--   dummy statement to end declaration part  C--   dummy statement to end declaration part
171        ikey = 1        ikey = 1
172  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
173    
174  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
175  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 211  C     uninitialised but inert locations. Line 182  C     uninitialised but inert locations.
182          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
183          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
184          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
185          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
186          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
187           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
188           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
189           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 228  C     uninitialised but inert locations. Line 192  C     uninitialised but inert locations.
192          ENDDO          ENDDO
193          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
194          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
195          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
196          rhoTMP (i,j) = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
         maskC  (i,j) = 0. _d 0  
197         ENDDO         ENDDO
198        ENDDO        ENDDO
199    
200    
201  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
202  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
203  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
204  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
205    
206        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
207    
208  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
209  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
210  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
211  !HPF$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA
212  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
213  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
214  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
215    
216         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
217    
# Line 270  C--    HPF directive to help TAMC Line 230  C--    HPF directive to help TAMC
230            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
231       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
232       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
233  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
234    
235  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
236          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
237           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
238            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            rTrans(i,j)   = 0. _d 0
           rVel  (i,j,1) = 0. _d 0  
           rVel  (i,j,2) = 0. _d 0  
239            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
240            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
241            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 286  C--     Set up work arrays that need val Line 244  C--     Set up work arrays that need val
244            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
245            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
246            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
247           ENDDO           ENDDO
248          ENDDO          ENDDO
249    
250          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
251           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
252            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
253  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
254             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
255             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
256             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
257            ENDDO            ENDDO
# Line 308  C--     Set up work arrays that need val Line 264  C--     Set up work arrays that need val
264          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
265    
266    
         K = 1  
         BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       etaSurfX,etaSurfY,  
      I       myThid)  
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
            CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K, myThid )  
         END IF  
 #endif  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Update fields in layer below according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
          END IF  
 #endif  
         ENDIF  
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 #endif  
   
         IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &     ) THEN  
 C--      Check static stability with layer below  
 C--      and mix as needed.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
   
267  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
268  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
269  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
270  #endif  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
271           CALL CONVECT(  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
272       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
273       U       ConvectCount,  
274       I       myTime,myIter,myThid)  C--     Start of diagnostic loop
275  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=Nr,1,-1
276  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
277  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
278  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
279  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  C? Do we still need this?
280  #endif  cph kkey formula corrected.
281    cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
282  #endif           kkey = (ikey-1)*Nr + k
283    CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
284  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
285           IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
286       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
287       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
288       I       myTime,myIter,myThid)            CALL INTEGRATE_FOR_W(
289  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
290         O                         wVel,
291  C--      Recompute density after mixing       I                         myThid )
292  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
293           CALL FIND_RHO(  #ifdef    ALLOW_OBCS
294       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
295       O      rhoKm1,  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
296       I      myThid )            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
297  #endif              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
298          ENDIF            ENDIF
299  C--     Calculate buoyancy  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
300          CALL CALC_BUOYANCY(  #endif    /* ALLOW_OBCS */
301       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
302       O      buoyKm1,  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
303       I      myThid )  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
304  C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
305  C--     phiHyd(z=0)=0            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
306          CALL CALC_PHI_HYD(  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
307       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
308       U      phiHyd,  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
309       I      myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
310          CALL GRAD_SIGMA(              CALL FIND_RHO(
311       I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
312       I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,       I        theta, salt,
313       O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,       O        rhoK,
314       I            myThid )       I        myThid )
315                IF (k.GT.1) THEN
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
316  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
317           kkey = ikact*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
318  #endif  CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
319    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
320                 CALL FIND_RHO(
321         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
322         I        theta, salt,
323         O        rhoKm1,
324         I        myThid )
325                ENDIF
326                CALL GRAD_SIGMA(
327         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
328         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
329         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
330         I             myThid )
331              ENDIF
332    
333           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
334    c ==> should use sigmaR !!!
335              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
336                CALL CALC_IVDC(
337         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
338         I        rhoKm1, rhoK,
339         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
340         I        myTime, myIter, myThid)
341              ENDIF
342    
343  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
344           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN          ENDDO
 C--       Update fields in layer below according to tendency terms  
           CALL CORRECTION_STEP(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
           IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
              CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          ENDIF  
 #endif  
345    
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
 #endif  
          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &      ) THEN  
 C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  
 C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
346  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
347  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph avoids recomputation of integrate_for_w
348  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
349  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
350            CALL FIND_RHO(  
351       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  #ifdef  ALLOW_OBCS
352       O       rhoKp1,  C--     Calculate future values on open boundaries
353       I       myThid )          IF (useOBCS) THEN
354  #endif            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
355         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
356         I            myThid )
357            ENDIF
358    #endif  /* ALLOW_OBCS */
359    
360    C--     Determines forcing terms based on external fields
361    C       relaxation terms, etc.
362            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
363         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
364         I             myThid )
365  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
366  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph needed for KPP
367  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)
368  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
369  #endif  CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)
370    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
371  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)
372            CALL CONVECT(  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
373       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)
374       U        ConvectCount,  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
375       I        myTime,myIter,myThid)  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
376  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
377  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  #ifdef  ALLOW_GMREDI
378  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
379  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
380  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
381  #endif  CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
382  #endif  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
383    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
384  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
385           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN          IF (useGMRedi) THEN
386              CALL CALC_IVDC(            DO k=1,Nr
387       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
388       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
389       I       myTime,myIter,myThid)       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
 CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
          END IF  
   
 C--       Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate buoyancy  
          CALL CALC_BUOYANCY(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,  
      O       buoyK,  
      I       myThid )  
 C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--      phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
      I        myThid )  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,  
      O        rhoTmp,  
      I        myThid )  
 #endif  
          CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
390       I             myThid )       I             myThid )
   
   
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
391            ENDDO            ENDDO
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     end of k loop  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
392  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
393  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ELSE
394  CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            DO k=1, Nr
395  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
396  #endif       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
         DO K=1, Nr  
          IF (use_GMRedi) CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
397       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
398       I             myThid )       I             myThid )
399          ENDDO            ENDDO
400  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
401            ENDIF
402    
403  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
404  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
405  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
406  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
407  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
408  #endif  
409    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
410    
411  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef  ALLOW_KPP
412  C--     Compute KPP mixing coefficients  C--     Compute KPP mixing coefficients
413          CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)          IF (useKPP) THEN
414          CALL KPP_CALC(            CALL KPP_CALC(
415       I               bi, bj, myTime, myThid )       I                  bi, bj, myTime, myThid )
416          CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
417  #endif          ELSE
418              CALL KPP_CALC_DUMMY(
419         I                  bi, bj, myTime, myThid )
420    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
421            ENDIF
422    
423  C--     Start of upward loop  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
424          DO K = Nr, 1, -1  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
425    CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
426    CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
427    CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
428    CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
429    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
430    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
431    
432    #endif  /* ALLOW_KPP */
433    
434    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
435    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
436    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
437    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
438    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
439    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
440    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
441    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
442    
443    #ifdef ALLOW_AIM
444    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
445    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
446            IF ( useAIM ) THEN
447             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
448             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
449             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
450            ENDIF
451    #endif /* ALLOW_AIM */
452    
          kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  
          kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
          kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  
   
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
453    
454    C--     Start of thermodynamics loop
455            DO k=Nr,1,-1
456  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
457           kkey = ikact*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  C? Patrick Is this formula correct?
458  #endif  cph Yes, but I rewrote it.
459    cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!
460  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC           kkey = (ikey-1)*Nr + k
461  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
462  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
463  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
464  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
465  #endif  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
466    
467              km1  = MAX(1,k-1)
468              kup  = 1+MOD(k+1,2)
469              kDown= 1+MOD(k,2)
470    
471              iMin = 1-OLx+2
472              iMax = sNx+OLx-1
473              jMin = 1-OLy+2
474              jMax = sNy+OLy-1
475    
476  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
477           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
478       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
479       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
480       I        myThid)       I        myThid)
481    
482  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
483          IF (openBoundaries) THEN  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
484           CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )  CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
485          ENDIF  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
486    
487  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
488  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
489           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
490       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
491       I        maskC,maskUp,       I        maskUp,
492       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
493       I        myThid)       I        myThid)
494  #endif  #endif
495  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
496           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
497            CALL CALC_MOM_RHS(  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,  
      I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myTime, myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 #ifdef INCLUDE_CD_CODE  
          ELSE  
             DO j=1-OLy,sNy+OLy  
                DO i=1-OLx,sNx+OLx  
                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                END DO  
             END DO  
 #endif  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
498           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
499            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
500       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
501       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
502       I         KappaRT,       I         KappaRT,
503       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
504       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
505               tauAB = 0.5d0 + abEps
506               CALL TIMESTEP_TRACER(
507         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
508         I         theta, gT,
509         U         gTnm1,
510         I         myIter, myThid)
511           ENDIF           ENDIF
512           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
513            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
514       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
515       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
516       I         KappaRS,       I         KappaRS,
517       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
518       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
519               tauAB = 0.5d0 + abEps
520               CALL TIMESTEP_TRACER(
521         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
522         I         salt, gS,
523         U         gSnm1,
524         I         myIter, myThid)
525           ENDIF           ENDIF
526  #ifdef ALLOW_OBCS  
527  C--      Calculate future values on open boundaries  #ifdef   ALLOW_OBCS
          IF (openBoundaries) THEN  
 Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )  
           CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
 C--      Prediction step (step forward all model variables)  
          CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
528  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
529           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
530  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC             CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, K, myThid )  
531           END IF           END IF
532  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
533    
534  C--      Freeze water  C--      Freeze water
535           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
536  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
537  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
538  #endif  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
539              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
540                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
541           END IF           END IF
542    
543  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
544  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields          ENDDO
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
 #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
545    
546    
547          ENDDO ! K  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
548    C? Patrick? What about this one?
549    cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
550    cph since storing occurs on different tape for each
551    cph impldiff call anyways.
552    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
553    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
554            iikey = (ikey-1)*maximpl
555    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
556    
557  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
558          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
559    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
            maximpl = 6  
            iikey = ikact*maximpl  
 #endif  
   
560           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
561  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
562              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
563  #endif  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
564    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
565              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
566       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
567       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
568       U         gTNm1,       U         gTNm1,
569       I         myThid )       I         myThid )
570           END IF           ENDIF
571    
572           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
573  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
574           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
575  #endif  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
576    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
577              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
578       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
579       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
580       U         gSNm1,       U         gSNm1,
581       I         myThid )       I         myThid )
582             ENDIF
583    
584    #ifdef   ALLOW_OBCS
585    C--      Apply open boundary conditions
586             IF (useOBCS) THEN
587               DO K=1,Nr
588                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
589               ENDDO
590           END IF           END IF
591    #endif   /* ALLOW_OBCS */
592    
593          ENDIF ! implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
594            ENDIF
595    
596  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
597          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
598            iMax = sNx+OLx-1
599            jMin = 1-OLy+2
600            jMax = sNy+OLy-1
601    
602    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
603    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
604            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
605              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
606         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
607         I         etaN,
608         O         phiSurfX,phiSurfY,
609         I         myThid )                        
610            ENDIF
611    
612           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
613  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
614           idkey = iikey + 3  
615  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
616    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
617    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
618    
619              km1  = MAX(1,k-1)
620              kup  = 1+MOD(k+1,2)
621              kDown= 1+MOD(k,2)
622    
623    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
624    C        phiHyd(z=0)=0
625    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
626             IF (staggerTimeStep) THEN
627               CALL CALC_PHI_HYD(
628         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
629         I        gTnm1, gSnm1,
630         U        phiHyd,
631         I        myThid )
632             ELSE
633               CALL CALC_PHI_HYD(
634         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
635         I        theta, salt,
636         U        phiHyd,
637         I        myThid )
638             ENDIF
639    
640    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
641    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
642             IF ( momStepping ) THEN
643               CALL CALC_MOM_RHS(
644         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
645         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
646         U         fVerU, fVerV,
647         I         myTime, myThid)
648               CALL TIMESTEP(
649         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
650         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
651         I         myIter, myThid)
652    
653    #ifdef   ALLOW_OBCS
654    C--      Apply open boundary conditions
655             IF (useOBCS) THEN
656               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
657             END IF
658    #endif   /* ALLOW_OBCS */
659    
660    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
661    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
662             ELSE
663               DO j=1-OLy,sNy+OLy
664                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
665                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
666                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
667                 END DO
668               END DO
669    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
670    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
671             ENDIF
672    
673    
674    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
675            ENDDO
676    
677    
678    
679    C--     Implicit viscosity
680            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
681    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
682              idkey = iikey + 3
683    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
684    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
685            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
686       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
687       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
688       U         gUNm1,       U         gUNm1,
689       I         myThid )       I         myThid )
690  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
691           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
692  #endif  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
693    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
694            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
695       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
696       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
697       U         gVNm1,       U         gVNm1,
698       I         myThid )       I         myThid )
699    
700  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
701    C--      Apply open boundary conditions
702             IF (useOBCS) THEN
703               DO K=1,Nr
704                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
705               ENDDO
706             END IF
707    #endif   /* ALLOW_OBCS */
708    
709  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
710           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
711  #endif            idkey = iikey + 5
712    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
713    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
714            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
715       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
716       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
717       U         vVelD,       U         vVelD,
718       I         myThid )       I         myThid )
719  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
720          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
721  #endif  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
722    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
723            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
724       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
725       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
726       U         uVelD,       U         uVelD,
727       I         myThid )       I         myThid )
728    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
729  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
730            ENDIF
          ENDIF ! momStepping  
         ENDIF ! implicitViscosity  
731    
732    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
733    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
734    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
735    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
736    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
737    c       ENDIF
738    Cjmc(end)
739    
740    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
741            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
742              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
743         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
744              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
745                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
746         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
747              ENDIF
748            ENDIF
749    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
750    
751         ENDDO         ENDDO
752        ENDDO        ENDDO
753    
754  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef EXCLUDE_DEBUGMODE
755  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
756  C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
757  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
758  C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
759  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
760  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
761  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
762  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
763  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
764  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
765  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
766  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
767  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
768  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
769  C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))        ENDIF
770  C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  #endif
 C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: phiHyd ',minval(phiHyd/(Gravity*Rhonil),mask=phiHyd.NE.0.),  
 C    &                           maxval(phiHyd/(Gravity*Rhonil))  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gU, ' GU exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gV, ' GV exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
   
771    
772        RETURN        RETURN
773        END        END
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