/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.69 by adcroft, Wed Jun 6 14:55:45 2001 UTC revision 1.135 by baylor, Tue Jun 20 20:57:37 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    #ifdef ALLOW_CD_CODE
83    #include "CD_CODE_VARS.h"
84    #endif
85  #include "GRID.h"  #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
104    # ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
105    #  include "MOM_FLUXFORM.h"
106  # endif  # endif
107  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
108    
109  #ifdef ALLOW_TIMEAVE  C     !CALLING SEQUENCE:
110  #include "TIMEAVE_STATV.h"  C     DYNAMICS()
111  #endif  C      |
112    C      |-- CALC_EP_FORCING
113    C      |
114    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
115    C      |
116    C      |-- CALC_VISCOSITY
117    C      |
118    C      |-- CALC_PHI_HYD  
119    C      |
120    C      |-- MOM_FLUXFORM  
121    C      |
122    C      |-- MOM_VECINV    
123    C      |
124    C      |-- TIMESTEP      
125    C      |
126    C      |-- OBCS_APPLY_UV
127    C      |
128    C      |-- MOM_U_IMPLICIT_R      
129    C      |-- MOM_V_IMPLICIT_R      
130    C      |
131    C      |-- IMPLDIFF      
132    C      |
133    C      |-- OBCS_APPLY_UV
134    C      |
135    C      |-- CALC_GW
136    C      |
137    C      |-- DIAGNOSTICS_FILL
138    C      |-- DEBUG_STATS_RL
139    
140    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
141  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
142  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
143  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 54  C     myThid - Thread number for this in Line 146  C     myThid - Thread number for this in
146        INTEGER myIter        INTEGER myIter
147        INTEGER myThid        INTEGER myThid
148    
149    C     !LOCAL VARIABLES:
150  C     == Local variables  C     == Local variables
151  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[UV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
152  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C                                    is "pipelined" in the vertical
153  C                              transport  C                                    so we need an fVer for each
154  C                              o uTrans: Zonal transport  C                                    variable.
155  C                              o vTrans: Meridional transport  C     phiHydC    :: hydrostatic potential anomaly at cell center
156  C                              o rTrans: Vertical transport  C                   In z coords phiHyd is the hydrostatic potential
157  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points  C                      (=pressure/rho0) anomaly
158  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
159  C                                      is "pipelined" in the vertical  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
160  C                                      so we need an fVer for each  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
161  C                                      variable.  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
162  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
163  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
164  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
165  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly  C     KappaRU:: vertical viscosity
166  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C     KappaRV:: vertical viscosity
 C                      surface height anomaly.  
 C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)  
 C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction  
 C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  
 C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  
167  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
168  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
169  C     bi, bj  C     bi, bj
170  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
171  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
172  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
 C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.  
       _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
173        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
174        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
175        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHydF (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
176        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
177        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
178          _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
179        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
180        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
181        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
182        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
183        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
184        _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)  
185    
186        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
187        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
188        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
189        INTEGER i, j        INTEGER i, j
190        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
191    
192    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
193          _RL tmpFac
194    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
195    
 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)  
196    
197  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
198  C  C
# Line 165  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 237  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
237  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
238  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
239  C---  C---
240    CEOP
241    
242  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_DEBUG
243  C--   dummy statement to end declaration part        IF ( debugLevel .GE. debLevB )
244        ikey = 1       &   CALL DEBUG_ENTER( 'DYNAMICS', myThid )
245  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif
   
 C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  
 C     These inital values do not alter the numerical results. They  
 C     just ensure that all memory references are to valid floating  
 C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to  
 C     uninitialised but inert locations.  
       DO j=1-OLy,sNy+OLy  
        DO i=1-OLx,sNx+OLx  
         xA(i,j)      = 0. _d 0  
         yA(i,j)      = 0. _d 0  
         uTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         vTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         DO k=1,Nr  
          phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0  
          KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0  
          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  
246    
247    C-- Call to routine for calculation of
248    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
249    C   if desired:
250    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
251          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
252    #endif
253    
254  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
255  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
# Line 207  CHPF$ INDEPENDENT Line 260  CHPF$ INDEPENDENT
260    
261  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
262  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
263  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
264  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHydF
265  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
266  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
267  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
268    
# Line 218  CHPF$&                  ) Line 271  CHPF$&                  )
271  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
272            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
273            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
274            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
275            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
276            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
277            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
278            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
279              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
           ikey = (act1 + 1) + act2*max1  
280       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
281       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
282  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
283    
284  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
285          DO j=1-OLy,sNy+OLy  C     These inital values do not alter the numerical results. They
286           DO i=1-OLx,sNx+OLx  C     just ensure that all memory references are to valid floating
287            rTrans(i,j)   = 0. _d 0  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
288            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0  C     uninitialised but inert locations.
           fVerT (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,2) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
289    
290          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
291           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
292            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
293  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
294             ConvectCount(i,j,k) = 0.             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
295             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
296             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  cph(
297    c--   need some re-initialisation here to break dependencies
298    cph)
299               gU(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
300               gV(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
301    #endif
302            ENDDO            ENDDO
303           ENDDO           ENDDO
304          ENDDO          ENDDO
305            DO j=1-OLy,sNy+OLy
306          iMin = 1-OLx+1           DO i=1-OLx,sNx+OLx
307          iMax = sNx+OLx            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
308          jMin = 1-OLy+1            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
309          jMax = sNy+OLy            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
310              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
311              phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
312  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
313  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
314  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
315  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
316  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
317  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */            guDissip(i,j)  = 0. _d 0
318              gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
319  C--     Start of diagnostic loop  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
320          DO k=Nr,1,-1  cph(
321    c--   need some re-initialisation here to break dependencies
322  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  cph)
323  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?  # ifdef NONLIN_FRSURF
324  C? Do we still need this?  #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
325  cph kkey formula corrected.            dWtransC(i,j,bi,bj)  = 0. _d 0
326  cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.            dWtransU(i,j,bi,bj)  = 0. _d 0
327           kkey = (ikey-1)*Nr + k            dWtransV(i,j,bi,bj)  = 0. _d 0
328  CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte  #  endif
329  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte  # endif /* NONLIN_FRSURF */
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity  
           CALL INTEGRATE_FOR_W(  
      I                         bi, bj, k, uVel, vVel,  
      O                         wVel,  
      I                         myThid )  
   
 #ifdef    ALLOW_OBCS  
 #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC  
 C--       Apply OBC to W if in N-H mode  
           IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN  
             CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )  
           ENDIF  
 #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */  
 #endif    /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral  
 C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)  
 c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN  
           IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,  
      I        theta, salt,  
      O        rhoK,  
      I        myThid )  
             IF (k.GT.1) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
330  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
331               CALL FIND_RHO(           ENDDO
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,  
      I        theta, salt,  
      O        rhoKm1,  
      I        myThid )  
             ENDIF  
             CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             rhoK, rhoKm1, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDIF  
   
 C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection  
 c ==> should use sigmaR !!!  
           IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL CALC_IVDC(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I        rhoKm1, rhoK,  
      U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I        myTime, myIter, myThid)  
           ENDIF  
   
 C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)  
332          ENDDO          ENDDO
333    
334  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start computation of dynamics
335  cph avoids recomputation of integrate_for_w          iMin = 0
336  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte          iMax = sNx+1
337  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */          jMin = 0
338            jMax = sNy+1
 #ifdef  ALLOW_OBCS  
 C--     Calculate future values on open boundaries  
         IF (useOBCS) THEN  
           CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,  
      I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,  
      I            myThid )  
         ENDIF  
 #endif  /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--     Determines forcing terms based on external fields  
 C       relaxation terms, etc.  
         CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I             myThid )  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 cph needed for KPP  
 CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef  ALLOW_GMREDI  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         IF (useGMRedi) THEN  
           DO k=1,Nr  
             CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDDO  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
         ELSE  
           DO k=1, Nr  
             CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDDO  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
         ENDIF  
339    
340  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
341  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
342  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  CADJ &     comlev1_bibj, key = idynkey, byte = isbyte
 CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
343  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
344    
345  #endif  /* ALLOW_GMREDI */  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
346    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
347  #ifdef  ALLOW_KPP          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
348  C--     Compute KPP mixing coefficients            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
349          IF (useKPP) THEN       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
350            CALL KPP_CALC(       I         etaN,
351       I                  bi, bj, myTime, myThid )       O         phiSurfX,phiSurfY,
352  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I         myThid )                        
         ELSE  
           CALL KPP_CALC_DUMMY(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
353          ENDIF          ENDIF
354    
355  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
356  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
357  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
358  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  #ifdef ALLOW_KPP
359  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
360  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
361  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  #endif /* ALLOW_KPP */
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #endif  /* ALLOW_KPP */  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef ALLOW_AIM  
 C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.  
 C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics  
         IF ( useAIM ) THEN  
          CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)  
          CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )  
          CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)  
         ENDIF  
 #endif /* ALLOW_AIM */  
   
   
 C--     Start of thermodynamics loop  
         DO k=Nr,1,-1  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C? Patrick Is this formula correct?  
 cph Yes, but I rewrote it.  
 cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!  
          kkey = (ikey-1)*Nr + k  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--       km1    Points to level above k (=k-1)  
 C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above  
 C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  
   
           km1  = MAX(1,k-1)  
           kup  = 1+MOD(k+1,2)  
           kDown= 1+MOD(k,2)  
   
           iMin = 1-OLx+2  
           iMax = sNx+OLx-1  
           jMin = 1-OLy+2  
           jMax = sNy+OLy-1  
   
 C--      Get temporary terms used by tendency routines  
          CALL CALC_COMMON_FACTORS (  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I        myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
362  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
363    
364  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
365  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
366           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          DO k=1,Nr
367             CALL CALC_VISCOSITY(
368       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
369       I        maskUp,       O        KappaRU,KappaRV,
      O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,  
370       I        myThid)       I        myThid)
371           ENDDO
372  #endif  #endif
373    
 C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)  
 C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.  
          IF ( tempStepping ) THEN  
            CALL CALC_GT(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I         KappaRT,  
      U         fVerT,  
      I         myTime, myThid)  
            tauAB = 0.5d0 + abEps  
            CALL TIMESTEP_TRACER(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,  
      I         theta, gT,  
      U         gTnm1,  
      I         myIter, myThid)  
          ENDIF  
          IF ( saltStepping ) THEN  
            CALL CALC_GS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I         KappaRS,  
      U         fVerS,  
      I         myTime, myThid)  
            tauAB = 0.5d0 + abEps  
            CALL TIMESTEP_TRACER(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,  
      I         salt, gS,  
      U         gSnm1,  
      I         myIter, myThid)  
          ENDIF  
   
 #ifdef   ALLOW_OBCS  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (useOBCS) THEN  
            CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )  
          END IF  
 #endif   /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--      Freeze water  
          IF (allowFreezing) THEN  
374  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
375  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
376  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
377    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
378    CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
379  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
             CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )  
          END IF  
   
 C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)  
         ENDDO  
   
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C? Patrick? What about this one?  
 cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed  
 cph since storing occurs on different tape for each  
 cph impldiff call anyways.  
 cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.  
 cph Storing below needed in the case useGMREDI.  
         iikey = (ikey-1)*maximpl  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--     Implicit diffusion  
         IF (implicitDiffusion) THEN  
   
          IF (tempStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
             idkey = iikey + 1  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,  
      U         gTNm1,  
      I         myThid )  
          ENDIF  
   
          IF (saltStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          idkey = iikey + 2  
 CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,  
      U         gSNm1,  
      I         myThid )  
          ENDIF  
   
 #ifdef   ALLOW_OBCS  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (useOBCS) THEN  
            DO K=1,Nr  
              CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )  
            ENDDO  
          END IF  
 #endif   /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--     End If implicitDiffusion  
         ENDIF  
   
 C--     Start computation of dynamics  
         iMin = 1-OLx+2  
         iMax = sNx+OLx-1  
         jMin = 1-OLy+2  
         jMax = sNy+OLy-1  
   
 C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)  
 C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)  
         IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN  
           CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      I         etaN,  
      O         phiSurfX,phiSurfY,  
      I         myThid )                          
         ENDIF  
380    
381  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
382          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
# Line 617  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 386  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
386  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
387    
388            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
389              kp1  = MIN(k+1,Nr)
390            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
391            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
392    
393    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
394             kkey = (idynkey-1)*Nr + k
395    c
396    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
397    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
398    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
399    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
400    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
401    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
402    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
403    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
404    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
405    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
406    # ifdef NONLIN_FRSURF
407    cph-test
408    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
409    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
410    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
411    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
412    CADJ STORE  gudissip (:,:)
413    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
414    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
415    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
416    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
417    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
418    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
419    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
420    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
421    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
422    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
423    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
424    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
425    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
426    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
427    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
428    #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
429    CADJ STORE dwtransc(:,:,bi,bj)
430    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
431    CADJ STORE dwtransu(:,:,bi,bj)
432    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
433    CADJ STORE dwtransv(:,:,bi,bj)
434    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
435    #  endif
436    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
437    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
438    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
439    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
440    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
441    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
442    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
443    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
444    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
445    #  endif
446    # endif
447    # ifdef ALLOW_DEPTH_CONTROL
448    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
449    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
450    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
451    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
452    # endif
453    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
454    
455  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
456  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
457  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping           IF ( implicitIntGravWave ) THEN
          IF (staggerTimeStep) THEN  
458             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
459       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
460       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
461       U        phiHyd,       U        phiHydF,
462       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
463         I        myTime, myIter, myThid )
464           ELSE           ELSE
465             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
466       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
467       I        theta, salt,       I        theta, salt,
468       U        phiHyd,       U        phiHydF,
469       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
470         I        myTime, myIter, myThid )
471           ENDIF           ENDIF
472    
473  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
474  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
475           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
476             CALL CALC_MOM_RHS(             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) THEN
477    #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
478    C
479    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
480    #  ifdef NONLIN_FRSURF
481    #   ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
482    CADJ STORE dwtransc(:,:,bi,bj)
483    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
484    CADJ STORE dwtransu(:,:,bi,bj)
485    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
486    CADJ STORE dwtransv(:,:,bi,bj)
487    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
488    #   endif
489    #  endif
490    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
491    C
492                  CALL MOM_FLUXFORM(
493         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
494         I         KappaRU, KappaRV,
495         U         fVerU, fVerV,
496         O         guDissip, gvDissip,
497         I         myTime, myIter, myThid)
498    #endif
499               ELSE
500    #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
501    C
502    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
503    #  ifdef NONLIN_FRSURF
504    CADJ STORE fVerU(:,:,:)
505    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
506    CADJ STORE fVerV(:,:,:)
507    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
508    #  endif
509    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
510    C
511                 CALL MOM_VECINV(
512       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
513       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         KappaRU, KappaRV,
514       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
515       I         myTime, myThid)       O         guDissip, gvDissip,
516         I         myTime, myIter, myThid)
517    #endif
518               ENDIF
519    C
520             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
521       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
522       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
523       I         myIter, myThid)       I         guDissip, gvDissip,
524         I         myTime, myIter, myThid)
525    
526  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
527  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
528           IF (useOBCS) THEN             IF (useOBCS) THEN
529             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
530           END IF             ENDIF
531  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
532    
 #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 */  
533           ENDIF           ENDIF
534    
535    
536  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
537          ENDDO          ENDDO
538    
539    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
540    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && defined (ALLOW_MOM_COMMON))
541  C--     Implicit viscosity          IF ( momImplVertAdv ) THEN
542          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
543         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
544              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
545         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
546            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
547    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
548            IF     ( implicitViscosity ) THEN
549    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
550  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
551            idkey = iikey + 3  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
552  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
553  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
554            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
555       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
556       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
557       U         gUNm1,       U         gU,
558       I         myThid )       I         myThid )
559  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
560            idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
561  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
562  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
563            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
564       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
565       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
566       U         gVNm1,       U         gV,
567       I         myThid )       I         myThid )
568            ENDIF
569    
570  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
571  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
572           IF (useOBCS) THEN          IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
573             DO K=1,Nr             DO K=1,Nr
574               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
575             ENDDO             ENDDO
576           END IF          ENDIF
577  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
578    
579  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
580            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
581  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
582            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  
583  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
584            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
585       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
586       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
587       U         vVelD,       U         vVelD,
588       I         myThid )       I         myThid )
589  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
590            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  
591  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
592            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
593       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
594       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
595       U         uVelD,       U         uVelD,
596       I         myThid )       I         myThid )
 #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */  
 C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  
597          ENDIF          ENDIF
598    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
599    C--     End implicit Vertical advection & viscosity
600    
 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 */  
   
601         ENDDO         ENDDO
602        ENDDO        ENDDO
603    
604  #ifndef EXCLUDE_DEBUGMODE  #ifdef ALLOW_OBCS
605          IF (useOBCS) THEN
606           CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
607          ENDIF
608    #endif
609    
610    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
611    
612    #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
613    C--   Step forward W field in N-H algorithm
614          IF ( nonHydrostatic ) THEN
615    #ifdef ALLOW_DEBUG
616             IF ( debugLevel .GE. debLevB )
617         &     CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
618    #endif
619             CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
620             CALL CALC_GW(
621         I         KappaRU, KappaRV,
622         I         myTime, myIter, myThid )
623          ENDIF
624          IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
625         &   CALL TIMESTEP_WVEL( myTime, myIter, myThid )
626          IF ( nonHydrostatic )
627         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
628    #endif
629    
630    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
631    
632    Cml(
633    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
634    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
635    C     has to be removed by something like the following subroutine:
636    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
637    C     &                'phiHydLow', myThid )
638    Cml)
639    
640    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
641          IF ( useDiagnostics ) THEN
642    
643           CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
644           CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
645    
646           tmpFac = 1. _d 0
647           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
648         &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
649    
650           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
651         &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
652    
653          ENDIF
654    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
655          
656    #ifdef ALLOW_DEBUG
657          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
658         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
659           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
660         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
661         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
662         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
663         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
664         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
665         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
666         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
667         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
668         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)  #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
669         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
670         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
671         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
672           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
673    #endif
674          ENDIF
675    #endif
676    
677    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
678    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
679    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
680    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
681          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
682           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
683          ENDIF
684    #endif
685    
686    #ifdef ALLOW_DEBUG
687          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
688         &   CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
689  #endif  #endif
690    
691        RETURN        RETURN
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