/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.76 by heimbach, Mon Aug 13 18:05:26 2001 UTC revision 1.131 by heimbach, Wed Mar 29 17:00:39 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    #ifdef ALLOW_OBCS
7    # include "OBCS_OPTIONS.h"
8    #endif
9    
10    #undef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
11    
12    CBOP
13    C     !ROUTINE: DYNAMICS
14    C     !INTERFACE:
15        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
16  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
17  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
18  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
19  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
20  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
21  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
22  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
23  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
24  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
25  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
26  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
27  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
28  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
29  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
30  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
31  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
32  C     \==========================================================/  C     | =================
33    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
34    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
35    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
36    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
37    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
38    C     |   W[n] = W* + dt x d/dz P  (NH mode)
39    C     |
40    C     | "Calculation of Gs"
41    C     | ===================
42    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
43    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
44    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
45    C     |   b   = b(rho, theta)
46    C     |   K31 = K31 ( rho )
47    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
48    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
49    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
50    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
51    C     |
52    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
53    C     | ================================
54    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
55    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
56    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
57    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
58    C     | later with a surface pressure gradient.
59    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
60    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
61    C     | is also *only* a prediction.
62    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
63    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
64    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
65    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
66    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
67    C     | With implicit diffusion:
68    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
69    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
70    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
71    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
72    C     |
73    C     *==========================================================*
74    C     \ev
75    C     !USES:
76        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
   
77  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
78  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
79  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
80  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
81  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
82  #include "GRID.h"  #ifdef ALLOW_CD_CODE
83  #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER  #include "CD_CODE_VARS.h"
 #include "TR1.h"  
84  #endif  #endif
85    #include "GRID.h"
86  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
87  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
88  # include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
89  # include "FFIELDS.h"  # include "FFIELDS.h"
90    # include "EOS.h"
91  # ifdef ALLOW_KPP  # ifdef ALLOW_KPP
92  #  include "KPP.h"  #  include "KPP.h"
93  # endif  # endif
94  # ifdef ALLOW_GMREDI  # ifdef ALLOW_PTRACERS
95  #  include "GMREDI.h"  #  include "PTRACERS_SIZE.h"
96    #  include "PTRACERS.h"
97    # endif
98    # ifdef ALLOW_OBCS
99    #  include "OBCS.h"
100    #  ifdef ALLOW_PTRACERS
101    #   include "OBCS_PTRACERS.h"
102    #  endif
103  # endif  # endif
104  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
105    
106  #ifdef ALLOW_TIMEAVE  C     !CALLING SEQUENCE:
107  #include "TIMEAVE_STATV.h"  C     DYNAMICS()
108  #endif  C      |
109    C      |-- CALC_EP_FORCING
110    C      |
111    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
112    C      |
113    C      |-- CALC_VISCOSITY
114    C      |
115    C      |-- CALC_PHI_HYD  
116    C      |
117    C      |-- MOM_FLUXFORM  
118    C      |
119    C      |-- MOM_VECINV    
120    C      |
121    C      |-- TIMESTEP      
122    C      |
123    C      |-- OBCS_APPLY_UV
124    C      |
125    C      |-- MOM_U_IMPLICIT_R      
126    C      |-- MOM_V_IMPLICIT_R      
127    C      |
128    C      |-- IMPLDIFF      
129    C      |
130    C      |-- OBCS_APPLY_UV
131    C      |
132    C      |-- CALC_GW
133    C      |
134    C      |-- DIAGNOSTICS_FILL
135    C      |-- DEBUG_STATS_RL
136    
137    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
138  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
139  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
140  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 57  C     myThid - Thread number for this in Line 143  C     myThid - Thread number for this in
143        INTEGER myIter        INTEGER myIter
144        INTEGER myThid        INTEGER myThid
145    
146    C     !LOCAL VARIABLES:
147  C     == Local variables  C     == Local variables
148  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points  C     fVer[UV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
149  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C                                    is "pipelined" in the vertical
150  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                    so we need an fVer for each
151  C                                      so we need an fVer for each  C                                    variable.
152  C                                      variable.  C     phiHydC    :: hydrostatic potential anomaly at cell center
153  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above  C                   In z coords phiHyd is the hydrostatic potential
154  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C                      (=pressure/rho0) anomaly
155  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
156  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
157  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
158  C                      surface height anomaly.  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
159  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
160  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
161    C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
162  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
163  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
164  C     bi, bj  C     bi, bj
165  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
166  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
167  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
 C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.  
       _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
168        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
169        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
170        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHydF (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
171        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
172        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
173          _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
174        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
175        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
176          _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
177          _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
178        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
179        _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)  
180    
181        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
182        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
183        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
184        INTEGER i, j        INTEGER i, j
185        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
186    
187    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
188          _RL tmpFac
189    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
190    
 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)  
191    
192  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
193  C  C
# Line 151  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 232  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
232  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
233  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
234  C---  C---
235    CEOP
236    
237  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  #ifdef ALLOW_DEBUG
238  C     These inital values do not alter the numerical results. They        IF ( debugLevel .GE. debLevB )
239  C     just ensure that all memory references are to valid floating       &   CALL DEBUG_ENTER( 'DYNAMICS', myThid )
240  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to  #endif
241  C     uninitialised but inert locations.  
242        DO j=1-OLy,sNy+OLy  C-- Call to routine for calculation of
243         DO i=1-OLx,sNx+OLx  C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
244          DO k=1,Nr  C   if desired:
245           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0  #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
246           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0        CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
247           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0  #endif
          sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0  
         ENDDO  
         rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0  
         rhok   (i,j) = 0. _d 0  
         phiSurfX(i,j) = 0. _d 0  
         phiSurfY(i,j) = 0. _d 0  
        ENDDO  
       ENDDO  
248    
249  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
250  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
# Line 184  CHPF$ INDEPENDENT Line 256  CHPF$ INDEPENDENT
256  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
257  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
258  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
259  CHPF$&                  ,phiHyd  CHPF$&                  ,phiHydF
260  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
261  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
262  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
# Line 194  CHPF$&                  ) Line 266  CHPF$&                  )
266  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
267            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
268            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
269            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
270            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
271            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
272            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
273            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
274              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
           ikey = (act1 + 1) + act2*max1  
275       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
276       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
277  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
278    
279  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
280    C     These inital values do not alter the numerical results. They
281    C     just ensure that all memory references are to valid floating
282    C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
283    C     uninitialised but inert locations.
284    
285            DO k=1,Nr
286             DO j=1-OLy,sNy+OLy
287              DO i=1-OLx,sNx+OLx
288               KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
289               KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
290    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
291    cph(
292    c--   need some re-initialisation here to break dependencies
293    cph)
294               gU(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
295               gV(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
296    #endif
297              ENDDO
298             ENDDO
299            ENDDO
300          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
301           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
302            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
303            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
304            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
305            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
306              phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
307              phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
308              dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
309              dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
310              phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
311              phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
312              guDissip(i,j)  = 0. _d 0
313              gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
314           ENDDO           ENDDO
315          ENDDO          ENDDO
316    
317  C--     Start computation of dynamics  C--     Start computation of dynamics
318          iMin = 1-OLx+2          iMin = 0
319          iMax = sNx+OLx-1          iMax = sNx+1
320          jMin = 1-OLy+2          jMin = 0
321          jMax = sNy+OLy-1          jMax = sNy+1
322    
323  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
324  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
325  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &     comlev1_bibj, key = idynkey, byte = isbyte
 CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
326  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
327    
328  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
# Line 240  C       (note: this loop will be replace Line 335  C       (note: this loop will be replace
335       I         myThid )                               I         myThid )                        
336          ENDIF          ENDIF
337    
338    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
339    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
340    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
341    #ifdef ALLOW_KPP
342    CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
343    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
344    #endif /* ALLOW_KPP */
345    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
346    
347    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
348    C--      Calculate the total vertical diffusivity
349            DO k=1,Nr
350             CALL CALC_VISCOSITY(
351         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
352         O        KappaRU,KappaRV,
353         I        myThid)
354           ENDDO
355    #endif
356    
357    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
358    CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
359    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
360    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
361    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
362    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
363    
364  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
365          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
366    
# Line 248  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 369  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
369  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
370    
371            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
372              kp1  = MIN(k+1,Nr)
373            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
374            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
375    
376  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
377           kkey = (ikey-1)*Nr + k           kkey = (idynkey-1)*Nr + k
378    c
379    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
380    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
381    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
382    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
383    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
384    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
385    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
386    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
387    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
388    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
389    # ifdef NONLIN_FRSURF
390    cph-test
391    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
392    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
393    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
394    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
395    CADJ STORE  gudissip (:,:)
396    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
397    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
398    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
399    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
400    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
401    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
402    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
403    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
404    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
405    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
406    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
407    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
408    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
409    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
410    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
411    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
412    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
413    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
414    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
415    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
416    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
417    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
418    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
419    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
420    #  endif
421    # endif
422  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
423    
424  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
425  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
426  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping           IF ( implicitIntGravWave ) THEN
          IF (staggerTimeStep) THEN  
427             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
428       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
429       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
430       U        phiHyd,       U        phiHydF,
431       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
432         I        myTime, myIter, myThid )
433           ELSE           ELSE
434             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
435       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
436       I        theta, salt,       I        theta, salt,
437       U        phiHyd,       U        phiHydF,
438       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
439         I        myTime, myIter, myThid )
440           ENDIF           ENDIF
441    
 #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  
 C--      Calculate the total vertical diffusivity  
          CALL CALC_VISCOSITY(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I        maskUp,  
      O        KappaRU,KappaRV,  
      I        myThid)  
 #endif  
   
442  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
443  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
444           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
445             CALL CALC_MOM_RHS(  #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
446               IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
447       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
448       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         KappaRU, KappaRV,
449       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
450       I         myTime, myThid)       O         guDissip, gvDissip,
451         I         myTime, myIter, myThid)
452    #endif
453    #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
454               IF (vectorInvariantMomentum) THEN
455    C
456    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
457    #  ifdef NONLIN_FRSURF
458    CADJ STORE fVerU(:,:,:)
459    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
460    CADJ STORE fVerV(:,:,:)
461    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
462    #  endif
463    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
464    C
465                 CALL MOM_VECINV(
466         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
467         I         KappaRU, KappaRV,
468         U         fVerU, fVerV,
469         O         guDissip, gvDissip,
470         I         myTime, myIter, myThid)
471               ENDIF
472    #endif
473             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
474       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
475       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
476       I         myIter, myThid)       I         guDissip, gvDissip,
477         I         myTime, myIter, myThid)
478    
479  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
480  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
481           IF (useOBCS) THEN             IF (useOBCS) THEN
482             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
483           END IF             ENDIF
484  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
485    
 #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 */  
486           ENDIF           ENDIF
487    
488    
489  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
490          ENDDO          ENDDO
491    
492    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
493    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && defined (ALLOW_MOM_COMMON))
494  C--     Implicit viscosity          IF ( momImplVertAdv ) THEN
495          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
496         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
497              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
498         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
499            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
500    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
501            IF     ( implicitViscosity ) THEN
502    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
503  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
504            idkey = iikey + 3  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
505  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
506  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
507            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
508       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
509       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
510       U         gUNm1,       U         gU,
511       I         myThid )       I         myThid )
512  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
513            idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
514  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
515  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
516            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
517       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
518       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
519       U         gVNm1,       U         gV,
520       I         myThid )       I         myThid )
521            ENDIF
522    
523  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
524  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
525           IF (useOBCS) THEN          IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
526             DO K=1,Nr             DO K=1,Nr
527               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
528             ENDDO             ENDDO
529           END IF          ENDIF
530  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
531    
532  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
533            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
534  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
535            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  
536  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
537            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
538       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
539       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
540       U         vVelD,       U         vVelD,
541       I         myThid )       I         myThid )
542  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
543            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  
544  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
545            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
546       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
547       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
548       U         uVelD,       U         uVelD,
549       I         myThid )       I         myThid )
 #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */  
 C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  
550          ENDIF          ENDIF
551    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
552    C--     End implicit Vertical advection & viscosity
553    
 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 */  
   
554         ENDDO         ENDDO
555        ENDDO        ENDDO
556    
557  #ifndef EXCLUDE_DEBUGMODE  #ifdef ALLOW_OBCS
558        If (debugMode) THEN        IF (useOBCS) THEN
559           CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
560          ENDIF
561    #endif
562    
563    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
564    
565    #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
566    C--   Step forward W field in N-H algorithm
567          IF ( nonHydrostatic ) THEN
568    #ifdef ALLOW_DEBUG
569             IF ( debugLevel .GE. debLevB )
570         &     CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
571    #endif
572             CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
573             CALL CALC_GW( myTime, myIter, myThid )
574          ENDIF
575          IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
576         &   CALL TIMESTEP_WVEL( myTime, myIter, myThid )
577          IF ( nonHydrostatic )
578         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
579    #endif
580    
581    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
582    
583    Cml(
584    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
585    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
586    C     has to be removed by something like the following subroutine:
587    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
588    C     &                'phiHydLow', myThid )
589    Cml)
590    
591    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
592          IF ( useDiagnostics ) THEN
593    
594           CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
595           CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
596    
597           tmpFac = 1. _d 0
598           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
599         &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
600    
601           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
602         &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
603    
604          ENDIF
605    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
606          
607    #ifdef ALLOW_DEBUG
608          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
609         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
610         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
611         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
612         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
613         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
614         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
615         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
616         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
617         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
618         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
619         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)  #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
620         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
621         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
622         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
623           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
624    #endif
625        ENDIF        ENDIF
626  #endif  #endif
627    
628    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
629    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
630    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
631    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
632          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
633           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
634          ENDIF
635    #endif
636    
637    #ifdef ALLOW_DEBUG
638          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
639         &   CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
640    #endif
641    
642        RETURN        RETURN
643        END        END
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