/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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Diff of /MITgcm/model/src/dynamics.F

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revision 1.75 by adcroft, Fri Aug 3 19:06:11 2001 UTC revision 1.130 by jmc, Thu Mar 16 16:29:40 2006 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2  C $Name$  C $Name$
3    
4    #include "PACKAGES_CONFIG.h"
5  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
6    #undef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
7    
8    CBOP
9    C     !ROUTINE: DYNAMICS
10    C     !INTERFACE:
11        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
12  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
13  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
14  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
15  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
16  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
17  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
18  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
19  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
20  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
21  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
22  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
23  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
24  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
25  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
26  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
27  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
28  C     \==========================================================/  C     | =================
29    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
30    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
31    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
32    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
33    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
34    C     |   W[n] = W* + dt x d/dz P  (NH mode)
35    C     |
36    C     | "Calculation of Gs"
37    C     | ===================
38    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
39    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
40    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
41    C     |   b   = b(rho, theta)
42    C     |   K31 = K31 ( rho )
43    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
44    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
45    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
46    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
47    C     |
48    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
49    C     | ================================
50    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
51    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
52    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
53    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
54    C     | later with a surface pressure gradient.
55    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
56    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
57    C     | is also *only* a prediction.
58    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
59    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
60    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
61    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
62    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
63    C     | With implicit diffusion:
64    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
65    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
66    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
67    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
68    C     |
69    C     *==========================================================*
70    C     \ev
71    C     !USES:
72        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
   
73  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
74  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
75  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
76  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
77  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
78  #include "GRID.h"  #ifdef ALLOW_CD_CODE
79  #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER  #include "CD_CODE_VARS.h"
 #include "TR1.h"  
80  #endif  #endif
81    #include "GRID.h"
82  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
83  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
84  # include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
85  # include "FFIELDS.h"  # include "FFIELDS.h"
86    # include "EOS.h"
87  # ifdef ALLOW_KPP  # ifdef ALLOW_KPP
88  #  include "KPP.h"  #  include "KPP.h"
89  # endif  # endif
 # ifdef ALLOW_GMREDI  
 #  include "GMREDI.h"  
 # endif  
90  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
91    
92  #ifdef ALLOW_TIMEAVE  C     !CALLING SEQUENCE:
93  #include "TIMEAVE_STATV.h"  C     DYNAMICS()
94  #endif  C      |
95    C      |-- CALC_EP_FORCING
96    C      |
97    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
98    C      |
99    C      |-- CALC_VISCOSITY
100    C      |
101    C      |-- CALC_PHI_HYD  
102    C      |
103    C      |-- MOM_FLUXFORM  
104    C      |
105    C      |-- MOM_VECINV    
106    C      |
107    C      |-- TIMESTEP      
108    C      |
109    C      |-- OBCS_APPLY_UV
110    C      |
111    C      |-- MOM_U_IMPLICIT_R      
112    C      |-- MOM_V_IMPLICIT_R      
113    C      |
114    C      |-- IMPLDIFF      
115    C      |
116    C      |-- OBCS_APPLY_UV
117    C      |
118    C      |-- CALC_GW
119    C      |
120    C      |-- DIAGNOSTICS_FILL
121    C      |-- DEBUG_STATS_RL
122    
123    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
124  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
125  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
126  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 57  C     myThid - Thread number for this in Line 129  C     myThid - Thread number for this in
129        INTEGER myIter        INTEGER myIter
130        INTEGER myThid        INTEGER myThid
131    
132    C     !LOCAL VARIABLES:
133  C     == Local variables  C     == Local variables
134  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[UV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
135  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C                                    is "pipelined" in the vertical
136  C                              transport  C                                    so we need an fVer for each
137  C                              o uTrans: Zonal transport  C                                    variable.
138  C                              o vTrans: Meridional transport  C     phiHydC    :: hydrostatic potential anomaly at cell center
139  C                              o rTrans: Vertical transport  C                   In z coords phiHyd is the hydrostatic potential
140  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points  C                      (=pressure/rho0) anomaly
141  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
142  C                                      is "pipelined" in the vertical  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
143  C                                      so we need an fVer for each  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
144  C                                      variable.  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
145  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
146  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
147  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
 C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly  
 C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  
 C                      surface height anomaly.  
 C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)  
 C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction  
 C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  
 C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  
148  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
149  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
150  C     bi, bj  C     bi, bj
151  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
152  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
153  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
 C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.  
       _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerTr1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
154        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
155        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
156        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHydF (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
157        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
158        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
159          _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
160        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
161        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
162        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
163        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
164        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
165        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
       _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL tauAB  
   
 C This is currently used by IVDC and Diagnostics  
       _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
166    
167        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
168        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
169        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
170        INTEGER i, j        INTEGER i, j
171        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
172    
173    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
174          _RL tmpFac
175    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
176    
 Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  
 c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff  
 c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE  
 c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE  
 Cjmc(end)  
177    
178  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
179  C  C
# Line 169  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 218  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
218  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
219  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
220  C---  C---
221    CEOP
222    
223    #ifdef ALLOW_DEBUG
224          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
225         &   CALL DEBUG_ENTER( 'DYNAMICS', myThid )
226    #endif
227    
228    C-- Call to routine for calculation of
229    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
230    C   if desired:
231    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
232          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
233    #endif
234    
235    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
236    C--   HPF directive to help TAMC
237    CHPF$ INDEPENDENT
238    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
239    
240        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
241    
242    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
243    C--    HPF directive to help TAMC
244    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
245    CHPF$&                  ,phiHydF
246    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
247    CHPF$&                  )
248    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
249    
250         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
251  Ccs-  
252    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
253              act1 = bi - myBxLo(myThid)
254              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
255              act2 = bj - myByLo(myThid)
256              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
257              act3 = myThid - 1
258              max3 = nTx*nTy
259              act4 = ikey_dynamics - 1
260              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
261         &                      + act3*max1*max2
262         &                      + act4*max1*max2*max3
263    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
264    
265    C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
266    C     These inital values do not alter the numerical results. They
267    C     just ensure that all memory references are to valid floating
268    C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
269    C     uninitialised but inert locations.
270    
271            DO k=1,Nr
272             DO j=1-OLy,sNy+OLy
273              DO i=1-OLx,sNx+OLx
274               KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
275               KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
276    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
277    cph(
278    c--   need some re-initialisation here to break dependencies
279    cph)
280               gU(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
281               gV(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
282    #endif
283              ENDDO
284             ENDDO
285            ENDDO
286            DO j=1-OLy,sNy+OLy
287             DO i=1-OLx,sNx+OLx
288              fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
289              fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
290              fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
291              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
292              phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
293              phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
294              dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
295              dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
296              phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
297              phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
298              guDissip(i,j)  = 0. _d 0
299              gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
300             ENDDO
301            ENDDO
302    
303  C--     Start computation of dynamics  C--     Start computation of dynamics
304          iMin = 1-OLx+2          iMin = 0
305          iMax = sNx+OLx-1          iMax = sNx+1
306          jMin = 1-OLy+2          jMin = 0
307          jMax = sNy+OLy-1          jMax = sNy+1
308    
309    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
310    CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
311    CADJ &     comlev1_bibj, key = idynkey, byte = isbyte
312    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
313    
314  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
315  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
# Line 190  C       (note: this loop will be replace Line 321  C       (note: this loop will be replace
321       I         myThid )                               I         myThid )                        
322          ENDIF          ENDIF
323    
324    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
325    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
326    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
327    #ifdef ALLOW_KPP
328    CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
329    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
330    #endif /* ALLOW_KPP */
331    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
332    
333    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
334    C--      Calculate the total vertical diffusivity
335            DO k=1,Nr
336             CALL CALC_VISCOSITY(
337         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
338         O        KappaRU,KappaRV,
339         I        myThid)
340           ENDDO
341    #endif
342    
343    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
344    CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
345    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
346    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
347    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
348    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
349    
350  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
351          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
352    
# Line 198  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 355  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
355  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
356    
357            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
358              kp1  = MIN(k+1,Nr)
359            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
360            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
361    
362    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
363             kkey = (idynkey-1)*Nr + k
364    c
365    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
366    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
367    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
368    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
369    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
370    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
371    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
372    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
373    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
374    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
375    # ifdef NONLIN_FRSURF
376    cph-test
377    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
378    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
379    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
380    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
381    CADJ STORE  gudissip (:,:)
382    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
383    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
384    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
385    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
386    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
387    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
388    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
389    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
390    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
391    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
392    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
393    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
394    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
395    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
396    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
397    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
398    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
399    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
400    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
401    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
402    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
403    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
404    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
405    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
406    #  endif
407    # endif
408    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
409    
410  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
411  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
412  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping           IF ( implicitIntGravWave ) THEN
          IF (staggerTimeStep) THEN  
413             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
414       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
415       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
416       U        phiHyd,       U        phiHydF,
417       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
418         I        myTime, myIter, myThid )
419           ELSE           ELSE
420             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
421       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
422       I        theta, salt,       I        theta, salt,
423       U        phiHyd,       U        phiHydF,
424       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
425         I        myTime, myIter, myThid )
426           ENDIF           ENDIF
427    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  
 C--      Calculate the total vertical diffusivity  
          CALL CALC_DIFFUSIVITY(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I        maskUp,  
      O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,  
      I        myThid)  
 #endif  
   
428  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
429  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
430           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
431             CALL CALC_MOM_RHS(  #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
432               IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
433       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
434       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         KappaRU, KappaRV,
435       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
436       I         myTime, myThid)       O         guDissip, gvDissip,
437         I         myTime, myIter, myThid)
438    #endif
439    #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
440               IF (vectorInvariantMomentum) THEN
441    C
442    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
443    #  ifdef NONLIN_FRSURF
444    CADJ STORE fVerU(:,:,:)
445    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
446    CADJ STORE fVerV(:,:,:)
447    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
448    #  endif
449    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
450    C
451                 CALL MOM_VECINV(
452         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
453         I         KappaRU, KappaRV,
454         U         fVerU, fVerV,
455         O         guDissip, gvDissip,
456         I         myTime, myIter, myThid)
457               ENDIF
458    #endif
459             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
460       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
461       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
462       I         myIter, myThid)       I         guDissip, gvDissip,
463         I         myTime, myIter, myThid)
464    
465  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
466  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
467           IF (useOBCS) THEN             IF (useOBCS) THEN
468             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
469           END IF             ENDIF
470  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
471    
 #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   /* INCLUDE_CD_CODE */  
 #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
472           ENDIF           ENDIF
473    
474    
475  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
476          ENDDO          ENDDO
477    
478    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
479    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && defined (ALLOW_MOM_COMMON))
480  C--     Implicit viscosity          IF ( momImplVertAdv ) THEN
481          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
482         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
483              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
484         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
485            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
486    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
487            IF     ( implicitViscosity ) THEN
488    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
489  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
490            idkey = iikey + 3  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
491  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
492  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
493            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
494       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
495       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
496       U         gUNm1,       U         gU,
497       I         myThid )       I         myThid )
498  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
499            idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
500  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
501  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
502            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
503       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
504       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
505       U         gVNm1,       U         gV,
506       I         myThid )       I         myThid )
507            ENDIF
508    
509  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
510  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
511           IF (useOBCS) THEN          IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
512             DO K=1,Nr             DO K=1,Nr
513               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
514             ENDDO             ENDDO
515           END IF          ENDIF
516  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
517    
518  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
519            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
520  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
521            idkey = iikey + 5  CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
 CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
522  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
523            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
524       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
525       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
526       U         vVelD,       U         vVelD,
527       I         myThid )       I         myThid )
528  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
529            idkey = iikey + 6  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
 CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
530  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
531            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
532       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
533       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
534       U         uVelD,       U         uVelD,
535       I         myThid )       I         myThid )
 #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */  
 C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  
536          ENDIF          ENDIF
537    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
538    C--     End implicit Vertical advection & viscosity
539    
 Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  
 c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)  
 c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN  
 c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1  
 c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)  
 c       ENDIF  
 Cjmc(end)  
   
 #ifdef ALLOW_TIMEAVE  
         IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,  
      I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)  
           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,  
      I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)  
           ENDIF  
         ENDIF  
 #endif /* ALLOW_TIMEAVE */  
   
540         ENDDO         ENDDO
541        ENDDO        ENDDO
542    
543  #ifndef EXCLUDE_DEBUGMODE  #ifdef ALLOW_OBCS
544        If (debugMode) THEN        IF (useOBCS) THEN
545           CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
546          ENDIF
547    #endif
548    
549    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
550    
551    #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
552    C--   Step forward W field in N-H algorithm
553          IF ( nonHydrostatic ) THEN
554    #ifdef ALLOW_DEBUG
555             IF ( debugLevel .GE. debLevB )
556         &     CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
557    #endif
558             CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
559             CALL CALC_GW( myTime, myIter, myThid )
560          ENDIF
561          IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
562         &   CALL TIMESTEP_WVEL( myTime, myIter, myThid )
563          IF ( nonHydrostatic )
564         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
565    #endif
566    
567    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
568    
569    Cml(
570    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
571    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
572    C     has to be removed by something like the following subroutine:
573    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
574    C     &                'phiHydLow', myThid )
575    Cml)
576    
577    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
578          IF ( useDiagnostics ) THEN
579    
580           CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
581           CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
582    
583           tmpFac = 1. _d 0
584           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
585         &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
586    
587           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
588         &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
589    
590          ENDIF
591    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
592          
593    #ifdef ALLOW_DEBUG
594          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
595         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
596         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
597         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
598         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
599         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
600         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
601         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
602         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
603         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
604         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
605         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)  #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
606         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
607         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
608         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
609           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
610    #endif
611        ENDIF        ENDIF
612  #endif  #endif
613    
614    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
615    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
616    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
617    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
618          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
619           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
620          ENDIF
621    #endif
622    
623    #ifdef ALLOW_DEBUG
624          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
625         &   CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
626    #endif
627    
628        RETURN        RETURN
629        END        END
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