/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.52 by adcroft, Thu Jun 29 18:49:50 2000 UTC revision 1.74 by heimbach, Mon Jul 30 20:37:45 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    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
33    #include "TR1.h"
34    #endif
35    
36  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
37  #include "tamc.h"  # include "tamc.h"
38  #include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
39    # include "FFIELDS.h"
40    # ifdef ALLOW_KPP
41    #  include "KPP.h"
42    # endif
43    # ifdef ALLOW_GMREDI
44    #  include "GMREDI.h"
45    # endif
46    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
47    
48    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
49    #include "TIMEAVE_STATV.h"
50  #endif  #endif
51    
52  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 53  C     == Local variables Line 61  C     == Local variables
61  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
62  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
63  C                              transport  C                              transport
64  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
65  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
66  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
67  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points
68  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  
69  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
70  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
71  C                                      variable.  C                                      variable.
72  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.  
73  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
74  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
75  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
76  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
77  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
78  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
79  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
80  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
81  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
82  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
83  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
84  C     bi, bj  C     bi, bj
85  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
86  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
87  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
88    C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.
89        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
91        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
92        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
93        _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)  
94        _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)  
95        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
97          _RL fVerTr1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
98        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
99        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
100        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
101        _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)  
102        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
103        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
104        _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)  
105        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
106        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
107        _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 109  C                      index into fVerTe
109        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
110        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
111        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
112          _RL tauAB
113    
114  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
 C #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
115        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 C #endif  
116    
117        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
118        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
119        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
120        INTEGER i, j        INTEGER i, j
121        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 iikey, kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif  
122    
123    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
124    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
125    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
126    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
127    Cjmc(end)
128    
129  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
130  C  C
131  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 164  C Line 139  C
139  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
140  C       ===================  C       ===================
141  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
142  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
143  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
144  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
145  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
146  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
147  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
148  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
149  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
150  C  C
151  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
152  C       ================================  C       ================================
# Line 199  C--- Line 173  C---
173  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
174  C--   dummy statement to end declaration part  C--   dummy statement to end declaration part
175        ikey = 1        ikey = 1
176  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
177    
178  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
179  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 212  C     uninitialised but inert locations. Line 186  C     uninitialised but inert locations.
186          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
187          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
188          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
189          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
190          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  
191           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
192           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
193           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 229  C     uninitialised but inert locations. Line 196  C     uninitialised but inert locations.
196          ENDDO          ENDDO
197          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
198          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
199          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
200          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  
201         ENDDO         ENDDO
202        ENDDO        ENDDO
203    
204    
205  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
206  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
207  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
208  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
209    
210        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
211    
212  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
213  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
214  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
215  !HPF$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA
216  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
217  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
218  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
219    
220         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
221    
# Line 271  C--    HPF directive to help TAMC Line 234  C--    HPF directive to help TAMC
234            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
235       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
236       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
237  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
238    
239  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
240          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
241           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
242            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            rTrans (i,j)   = 0. _d 0
243            rVel  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT  (i,j,1) = 0. _d 0
244            rVel  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT  (i,j,2) = 0. _d 0
245            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS  (i,j,1) = 0. _d 0
246            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerS  (i,j,2) = 0. _d 0
247            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerTr1(i,j,1) = 0. _d 0
248            fVerS (i,j,2) = 0. _d 0            fVerTr1(i,j,2) = 0. _d 0
249            fVerU (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
250            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
251            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
252            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
253           ENDDO           ENDDO
254          ENDDO          ENDDO
255    
256          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
257           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
258            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
259  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
260             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
261             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
262             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
263            ENDDO            ENDDO
# Line 309  C--     Set up work arrays that need val Line 270  C--     Set up work arrays that need val
270          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
271    
272    
         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  
273  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
274  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
275  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
276  #endif  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
277          CALL FIND_RHO(  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
278       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
279       O     rhoKm1,  CADJ STORE tr1  (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
280       I     myThid )  #endif
281  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
282    
283          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  C--     Start of diagnostic loop
284       &     ) THEN          DO k=Nr,1,-1
285  C--      Check static stability with layer below  
286  C--      and mix as needed.  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
287  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
288  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C? Do we still need this?
289  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  cph kkey formula corrected.
290  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
291  #endif           kkey = (ikey-1)*Nr + k
292           CALL FIND_RHO(  CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
293       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
294       O      rhoKp1,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
295       I      myThid )  
296  #endif  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
297              CALL INTEGRATE_FOR_W(
298  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
299         O                         wVel,
300  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I                         myThid )
301  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
302  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #ifdef    ALLOW_OBCS
303  #endif  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
304           CALL CONVECT(  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
305       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
306       U       ConvectCount,              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
307       I       myTime,myIter,myThid)            ENDIF
308  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
309  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  #endif    /* ALLOW_OBCS */
310  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
311  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
312  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
313  #endif  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
314              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
315  #endif  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
316    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
317  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
318           IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
319       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,              CALL FIND_RHO(
320       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
321       I       myTime,myIter,myThid)       I        theta, salt,
322  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?       O        rhoK,
323         I        myThid )
324  C--      Recompute density after mixing              IF (k.GT.1) THEN
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
 #endif  
         ENDIF  
 C--     Calculate buoyancy  
         CALL CALC_BUOYANCY(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
      O      buoyKm1,  
      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,buoyKm1,  
      U      phiHyd,  
      I      myThid )  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
325  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
326           kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
327  #endif  CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
328    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
329                 CALL FIND_RHO(
330         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
331         I        theta, salt,
332         O        rhoKm1,
333         I        myThid )
334                ENDIF
335                CALL GRAD_SIGMA(
336         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
337         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
338         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
339         I             myThid )
340              ENDIF
341    
342           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
343    c ==> should use sigmaR !!!
344              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
345                CALL CALC_IVDC(
346         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
347         I        rhoKm1, rhoK,
348         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
349         I        myTime, myIter, myThid)
350              ENDIF
351    
352  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
353           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  
354    
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
355  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
356  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph avoids recomputation of integrate_for_w
357  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
358  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
359           CALL FIND_RHO(  
360       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  #ifdef  ALLOW_OBCS
361       O      rhoK,  C--     Calculate future values on open boundaries
362       I      myThid )          IF (useOBCS) THEN
363  #endif            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
364           IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)       I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
365       &      ) THEN       I            myThid )
366  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.          ENDIF
367  C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  #endif  /* ALLOW_OBCS */
 #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+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #endif  
368    
369    C--     Determines forcing terms based on external fields
370    C       relaxation terms, etc.
371            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
372         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
373         I             myThid )
374  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
375  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph needed for KPP
376  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)
377  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
378  #endif  CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)
379    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
380  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)
381            CALL CONVECT(  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
382       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)
383       U        ConvectCount,  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
384       I        myTime,myIter,myThid)  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
385  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
386  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  #ifdef  ALLOW_GMREDI
387  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
388  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
389  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
390  #endif  CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
391  #endif  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
392    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
393  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
394           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN          IF (useGMRedi) THEN
395              CALL CALC_IVDC(            DO k=1,Nr
396       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
397       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
398       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,  
399       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)  
400            ENDDO            ENDDO
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     end of k loop  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
401  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
402  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ELSE
403  CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            DO k=1, Nr
404  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
405  #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,  
406       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
407       I             myThid )       I             myThid )
408          ENDDO            ENDDO
409  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
410            ENDIF
411    
412  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
413  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
414  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
415  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
416  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
417  #endif  
418    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
419    
420  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef  ALLOW_KPP
421  C--     Compute KPP mixing coefficients  C--     Compute KPP mixing coefficients
422          CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)          IF (useKPP) THEN
423          CALL KPP_CALC(            CALL KPP_CALC(
424       I               bi, bj, myTime, myThid )       I                  bi, bj, myTime, myThid )
425          CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
426  #endif          ELSE
427              CALL KPP_CALC_DUMMY(
428         I                  bi, bj, myTime, myThid )
429    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
430            ENDIF
431    
432  C--     Start of upward loop  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
433          DO K = Nr, 1, -1  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
434    CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
435    CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
436    CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
437    CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
438    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
439    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
440    
441    #endif  /* ALLOW_KPP */
442    
443    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
444    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
445    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
446    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
447    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
448    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
449    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
450    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
451    CADJ STORE tr1  (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
452    #endif
453    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
454    
455    #ifdef ALLOW_AIM
456    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
457    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
458            IF ( useAIM ) THEN
459             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
460             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, bi, bj, myTime, myThid )
461             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
462            ENDIF
463    #endif /* ALLOW_AIM */
464    
          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  
465    
466    C--     Start of thermodynamics loop
467            DO k=Nr,1,-1
468  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
469           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  C? Patrick Is this formula correct?
470  #endif  cph Yes, but I rewrote it.
471    cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!
472             kkey = (ikey-1)*Nr + k
473    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
474    
475    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
476    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
477    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
478    
479              km1  = MAX(1,k-1)
480              kup  = 1+MOD(k+1,2)
481              kDown= 1+MOD(k,2)
482    
483              iMin = 1-OLx
484              iMax = sNx+OLx
485              jMin = 1-OLy
486              jMax = sNy+OLy
487    
488    C--       Get temporary terms used by tendency routines
489              CALL CALC_COMMON_FACTORS (
490         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
491         O         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
492         I         myThid)
493    
494  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
495  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
496  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
497  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
   
 C--      Get temporary terms used by tendency routines  
          CALL CALC_COMMON_FACTORS (  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,  
      I        myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
498    
499  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
500  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
501           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
502       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
503       I        maskC,maskUp,       I        maskUp,
504       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
505       I        myThid)       I        myThid)
506  #endif  #endif
507  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
508           IF ( momStepping ) THEN            iMin = 1-OLx+2
509            CALL CALC_MOM_RHS(            iMax = sNx+OLx-1
510       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,            jMin = 1-OLy+2
511       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,            jMax = sNy+OLy-1
512       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
513       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
514       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
      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  
515           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
516            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
517       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
518       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
519       I         KappaRT,       I         KappaRT,
520       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
521       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
522               tauAB = 0.5d0 + abEps
523               CALL TIMESTEP_TRACER(
524         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
525         I         theta, gT,
526         U         gTnm1,
527         I         myIter, myThid)
528           ENDIF           ENDIF
529           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
530            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
531       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
532       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
533       I         KappaRS,       I         KappaRS,
534       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
535       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
536               tauAB = 0.5d0 + abEps
537               CALL TIMESTEP_TRACER(
538         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
539         I         salt, gS,
540         U         gSnm1,
541         I         myIter, myThid)
542           ENDIF           ENDIF
543  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
544  C--      Calculate future values on open boundaries           IF ( tr1Stepping ) THEN
545           IF (openBoundaries) THEN             CALL CALC_GTR1(
546  Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
547            CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
548         I         KappaRT,
549         U         fVerTr1,
550         I         myTime, myThid)
551               tauAB = 0.5d0 + abEps
552               CALL TIMESTEP_TRACER(
553         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
554         I         Tr1, gTr1,
555         U         gTr1NM1,
556         I         myIter, myThid)
557           ENDIF           ENDIF
558  #endif  #endif
559  C--      Prediction step (step forward all model variables)  
560           CALL TIMESTEP(  #ifdef   ALLOW_OBCS
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
561  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
562           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
563  #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 )  
564           END IF           END IF
565  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
566    
567  C--      Freeze water  C--      Freeze water
568           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
569  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
570  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
571  #endif  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
572              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
573                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
574           END IF           END IF
575    
576  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
577  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  
   
578    
         ENDDO ! K  
579    
580  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
581             maximpl = 6  C? Patrick? What about this one?
582             iikey = (ikey-1)*maximpl  cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
583  #endif  cph since storing occurs on different tape for each
584    cph impldiff call anyways.
585    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
586    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
587            iikey = (ikey-1)*maximpl
588    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
589    
590  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
591          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
# Line 730  C--     Implicit diffusion Line 593  C--     Implicit diffusion
593           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
594  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
595              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
596  #endif  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
597    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
598              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
599       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
600       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
601       U         gTNm1,       U         gTNm1,
602       I         myThid )       I         myThid )
603           END IF           ENDIF
604    
605           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
606  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
607           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
608  #endif  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
609    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
610              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
611       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
612       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
613       U         gSNm1,       U         gSNm1,
614       I         myThid )       I         myThid )
615             ENDIF
616    
617    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
618             IF (tr1Stepping) THEN
619    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
620    CADJ STORE gTr1Nm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
621    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
622              CALL IMPLDIFF(
623         I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
624         I      deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
625         U      gTr1Nm1,
626         I      myThid )
627             ENDIF
628    #endif
629    
630    #ifdef   ALLOW_OBCS
631    C--      Apply open boundary conditions
632             IF (useOBCS) THEN
633               DO K=1,Nr
634                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
635               ENDDO
636           END IF           END IF
637    #endif   /* ALLOW_OBCS */
638    
639          ENDIF ! implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
640            ENDIF
641    
642  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
643          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
644            iMax = sNx+OLx-1
645            jMin = 1-OLy+2
646            jMax = sNy+OLy-1
647    
648    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
649    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
650            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
651              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
652         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
653         I         etaN,
654         O         phiSurfX,phiSurfY,
655         I         myThid )                        
656            ENDIF
657    
658           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
659  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
660           idkey = iikey + 3  
661  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
662    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
663    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
664    
665              km1  = MAX(1,k-1)
666              kup  = 1+MOD(k+1,2)
667              kDown= 1+MOD(k,2)
668    
669    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
670    C        phiHyd(z=0)=0
671    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
672             IF (staggerTimeStep) THEN
673               CALL CALC_PHI_HYD(
674         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
675         I        gTnm1, gSnm1,
676         U        phiHyd,
677         I        myThid )
678             ELSE
679               CALL CALC_PHI_HYD(
680         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
681         I        theta, salt,
682         U        phiHyd,
683         I        myThid )
684             ENDIF
685    
686    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
687    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
688             IF ( momStepping ) THEN
689               CALL CALC_MOM_RHS(
690         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
691         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
692         U         fVerU, fVerV,
693         I         myTime, myThid)
694               CALL TIMESTEP(
695         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
696         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
697         I         myIter, myThid)
698    
699    #ifdef   ALLOW_OBCS
700    C--      Apply open boundary conditions
701             IF (useOBCS) THEN
702               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
703             END IF
704    #endif   /* ALLOW_OBCS */
705    
706    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
707    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
708             ELSE
709               DO j=1-OLy,sNy+OLy
710                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
711                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
712                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
713                 END DO
714               END DO
715    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
716    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
717             ENDIF
718    
719    
720    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
721            ENDDO
722    
723    
724    
725    C--     Implicit viscosity
726            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
727    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
728              idkey = iikey + 3
729    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
730    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
731            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
732       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
733       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
734       U         gUNm1,       U         gUNm1,
735       I         myThid )       I         myThid )
736  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
737           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
738  #endif  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
739    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
740            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
741       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
742       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
743       U         gVNm1,       U         gVNm1,
744       I         myThid )       I         myThid )
745    
746  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
747    C--      Apply open boundary conditions
748             IF (useOBCS) THEN
749               DO K=1,Nr
750                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
751               ENDDO
752             END IF
753    #endif   /* ALLOW_OBCS */
754    
755  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
756           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
757  #endif            idkey = iikey + 5
758    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
759    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
760            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
761       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
762       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
763       U         vVelD,       U         vVelD,
764       I         myThid )       I         myThid )
765  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
766          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
767  #endif  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
768    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
769            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
770       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
771       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
772       U         uVelD,       U         uVelD,
773       I         myThid )       I         myThid )
774    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
775  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
776            ENDIF
          ENDIF ! momStepping  
         ENDIF ! implicitViscosity  
777    
778    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
779    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
780    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
781    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
782    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
783    c       ENDIF
784    Cjmc(end)
785    
786    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
787            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
788              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
789         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
790              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
791                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
792         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
793              ENDIF
794            ENDIF
795    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
796    
797         ENDDO         ENDDO
798        ENDDO        ENDDO
799    
800  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef EXCLUDE_DEBUGMODE
801  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
802  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)
803  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
804  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,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
805  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
806  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
807  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
808  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
809  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
810  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
811  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
812  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
813  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
814  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
815  C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
816  C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),        ENDIF
817  C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  #endif
 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 )  
   
818    
819        RETURN        RETURN
820        END        END
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