/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.68 by adcroft, Tue May 29 14:01:37 2001 UTC revision 1.145 by jmc, Wed Jan 20 03:50:56 2010 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_FIELDS.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
144  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid :: Thread number for this instance of the routine.
145        _RL myTime        _RL myTime
146        INTEGER myIter        INTEGER myIter
147        INTEGER myThid        INTEGER myThid
148    
149    C     !FUNCTIONS:
150    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
151          LOGICAL  DIAGNOSTICS_IS_ON
152          EXTERNAL DIAGNOSTICS_IS_ON
153    #endif
154    
155    C     !LOCAL VARIABLES:
156  C     == Local variables  C     == Local variables
157  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[UV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
158  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C                                    is "pipelined" in the vertical
159  C                              transport  C                                    so we need an fVer for each
160  C                              o uTrans: Zonal transport  C                                    variable.
161  C                              o vTrans: Meridional transport  C     phiHydC    :: hydrostatic potential anomaly at cell center
162  C                              o rTrans: Vertical transport  C                   In z coords phiHyd is the hydrostatic potential
163  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points  C                      (=pressure/rho0) anomaly
164  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
165  C                                      is "pipelined" in the vertical  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
166  C                                      so we need an fVer for each  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
167  C                                      variable.  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
168  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
169  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
170  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
171  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly  C     KappaRU    :: vertical viscosity
172  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).  
173  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
174  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
175  C     bi, bj  C     bi, bj
176  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
177  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
178  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)  
179        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
180        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
181        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHydF (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
182        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
183        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
184          _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
185        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
186        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
187        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
188        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
189        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
190        _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)  
191    
192        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
193        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
194        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
195        INTEGER i, j        INTEGER i, j
196        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
197    
198    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
199          LOGICAL dPhiHydDiagIsOn
200          _RL tmpFac
201    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
202    
203    
 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)  
   
204  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
205  C  C
206  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 165  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 244  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
244  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
245  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
246  C---  C---
247    CEOP
248    
249  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_DEBUG
250  C--   dummy statement to end declaration part        IF ( debugLevel .GE. debLevB )
251        ikey = 1       &   CALL DEBUG_ENTER( 'DYNAMICS', myThid )
252  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif
253    
254  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
255  C     These inital values do not alter the numerical results. They        dPhiHydDiagIsOn = .FALSE.
256  C     just ensure that all memory references are to valid floating        IF ( useDiagnostics )
257  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to       &  dPhiHydDiagIsOn = DIAGNOSTICS_IS_ON( 'Um_dPHdx', myThid )
258  C     uninitialised but inert locations.       &               .OR. DIAGNOSTICS_IS_ON( 'Vm_dPHdy', myThid )
259        DO j=1-OLy,sNy+OLy  #endif
        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  
260    
261    C-- Call to routine for calculation of
262    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
263    C   if desired:
264    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
265          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
266    #endif
267    
268  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
269  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
# Line 207  CHPF$ INDEPENDENT Line 274  CHPF$ INDEPENDENT
274    
275  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
276  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
277  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
278  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHydF
279  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
280  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
281  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
282    
# Line 218  CHPF$&                  ) Line 285  CHPF$&                  )
285  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
286            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
287            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
288            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
289            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
290            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
291            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
292            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
293              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
           ikey = (act1 + 1) + act2*max1  
294       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
295       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
296  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
297    
298  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
299          DO j=1-OLy,sNy+OLy  C     These inital values do not alter the numerical results. They
300           DO i=1-OLx,sNx+OLx  C     just ensure that all memory references are to valid floating
301            rTrans(i,j)   = 0. _d 0  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
302            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  
303    
304    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
305          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
306           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
307            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
308  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
309             ConvectCount(i,j,k) = 0.             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
310             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  cph(
311             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  c--   need some re-initialisation here to break dependencies
312    cph)
313               gU(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
314               gV(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
315            ENDDO            ENDDO
316           ENDDO           ENDDO
317          ENDDO          ENDDO
   
         iMin = 1-OLx+1  
         iMax = sNx+OLx  
         jMin = 1-OLy+1  
         jMax = sNy+OLy  
   
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 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 */  
   
 C--     Start of diagnostic loop  
         DO k=Nr,1,-1  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?  
 C? Do we still need this?  
 cph kkey formula corrected.  
 cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.  
          kkey = (ikey-1)*Nr + k  
 CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte  
318  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
319            DO j=1-OLy,sNy+OLy
320  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity           DO i=1-OLx,sNx+OLx
321            CALL INTEGRATE_FOR_W(            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
322       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
323       O                         wVel,            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
324       I                         myThid )            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
325              phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
326  #ifdef    ALLOW_OBCS            phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
327  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC            dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
328  C--       Apply OBC to W if in N-H mode            dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
329            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN            phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
330              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )            phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
331            ENDIF            guDissip(i,j)  = 0. _d 0
332  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */            gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
333  #endif    /* ALLOW_OBCS */  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
334              phiHydLow(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
335  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral  # ifdef NONLIN_FRSURF
336  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)  #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
337  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN            dWtransC(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
338            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN            dWtransU(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
339  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            dWtransV(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
340  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  #  endif
341  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  # endif
342  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif
343              CALL FIND_RHO(           ENDDO
      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  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
              CALL FIND_RHO(  
      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)  
344          ENDDO          ENDDO
345    
346  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start computation of dynamics
347  cph avoids recomputation of integrate_for_w          iMin = 0
348  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte          iMax = sNx+1
349  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */          jMin = 0
350            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  
351    
352  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
353  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
354  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  
355  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
356    
357  #endif  /* ALLOW_GMREDI */  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
358    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
359  #ifdef  ALLOW_KPP          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
360  C--     Compute KPP mixing coefficients            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
361          IF (useKPP) THEN       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
362            CALL KPP_CALC(       I         etaN,
363       I                  bi, bj, myTime, myThid )       O         phiSurfX,phiSurfY,
364  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I         myThid )
         ELSE  
           CALL KPP_CALC_DUMMY(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
365          ENDIF          ENDIF
366    
367  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
368  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
369  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
370  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  #ifdef ALLOW_KPP
371  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
372  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
373  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  
374  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
375    
376  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
377  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--     Calculate the total vertical viscosity
378           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          CALL CALC_VISCOSITY(
379       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I            bi,bj, iMin,iMax,jMin,jMax,
380       I        maskUp,       O            KappaRU, KappaRV,
381       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       I            myThid )
382       I        myThid)  #else
383  #endif          DO k=1,Nr
384             DO j=1-OLy,sNy+OLy
385  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)            DO i=1-OLx,sNx+OLx
386  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
387           IF ( tempStepping ) THEN             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
388             CALL CALC_GT(            ENDDO
389       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,           ENDDO
      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  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )  
          END IF  
   
 C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)  
390          ENDDO          ENDDO
391    #endif
392    
   
 #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  
393  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
394           idkey = iikey + 2  CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
395  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
396    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
397    CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
398  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #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  
399    
400  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
401          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
# Line 617  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 405  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
405  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
406    
407            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
408              kp1  = MIN(k+1,Nr)
409            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
410            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
411    
412  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
413             kkey = (idynkey-1)*Nr + k
414    c
415    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
416    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
417    CADJ STORE phihydlow (:,:,bi,bj)
418    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
419    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
420    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
421    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
422    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
423    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
424    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
425    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
426    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
427    # ifdef NONLIN_FRSURF
428    cph-test
429    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
430    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
431    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
432    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
433    CADJ STORE  gudissip (:,:)
434    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
435    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
436    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
437    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
438    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
439    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
440    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
441    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
442    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
443    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
444    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
445    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
446    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
447    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
448    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
449    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
450    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
451    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
452    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
453    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
454    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
455    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
456    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
457    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
458    #  endif
459    # endif
460    # ifdef ALLOW_DEPTH_CONTROL
461    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
462    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
463    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
464    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
465    # endif
466    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
467    
468    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
469  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
470  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping           IF ( implicitIntGravWave ) THEN
          IF (staggerTimeStep) THEN  
471             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
472       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
473       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
474       U        phiHyd,       U        phiHydF,
475       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
476         I        myTime, myIter, myThid )
477           ELSE           ELSE
478             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
479       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
480       I        theta, salt,       I        theta, salt,
481       U        phiHyd,       U        phiHydF,
482       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
483         I        myTime, myIter, myThid )
484             ENDIF
485    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
486             IF ( dPhiHydDiagIsOn ) THEN
487               tmpFac = -1. _d 0
488               CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL( dPhiHydX, tmpFac, 1,
489         &                           'Um_dPHdx', k, 1, 2, bi, bj, myThid )
490               CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL( dPhiHydY, tmpFac, 1,
491         &                           'Vm_dPHdy', k, 1, 2, bi, bj, myThid )
492           ENDIF           ENDIF
493    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
494    
495  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
496  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
497           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
498             CALL CALC_MOM_RHS(  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
499    # ifdef NONLIN_FRSURF
500    #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
501    CADJ STORE dWtransC(:,:,bi,bj)
502    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
503    CADJ STORE dWtransU(:,:,bi,bj)
504    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
505    CADJ STORE dWtransV(:,:,bi,bj)
506    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
507    #  endif
508    # endif
509    #endif
510               IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) THEN
511    #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
512    C
513                  CALL MOM_FLUXFORM(
514       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
515       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         KappaRU, KappaRV,
516       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
517       I         myTime, myThid)       O         guDissip, gvDissip,
518         I         myTime, myIter, myThid)
519    #endif
520               ELSE
521    #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
522    C
523    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
524    #  ifdef NONLIN_FRSURF
525    CADJ STORE fVerU(:,:,:)
526    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
527    CADJ STORE fVerV(:,:,:)
528    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
529    #  endif
530    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
531    C
532                 CALL MOM_VECINV(
533         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
534         I         KappaRU, KappaRV,
535         U         fVerU, fVerV,
536         O         guDissip, gvDissip,
537         I         myTime, myIter, myThid)
538    #endif
539               ENDIF
540    C
541             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
542       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
543       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
544       I         myIter, myThid)       I         guDissip, gvDissip,
545         I         myTime, myIter, myThid)
546    
547  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
548  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
549           IF (useOBCS) THEN             IF (useOBCS) THEN
550             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
551           END IF             ENDIF
552  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
553    
 #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 */  
554           ENDIF           ENDIF
555    
556    
557  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
558          ENDDO          ENDDO
559    
560    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
561    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && defined (ALLOW_MOM_COMMON))
562  C--     Implicit viscosity          IF ( momImplVertAdv ) THEN
563          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
564         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
565              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
566         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
567            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
568    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
569            IF     ( implicitViscosity ) THEN
570    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
571  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
572            idkey = iikey + 3  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
573  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
574  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
575            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
576       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
577       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
578       U         gUNm1,       U         gU,
579       I         myThid )       I         myThid )
580  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
581            idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
582  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, 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, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
587       U         gVNm1,       U         gV,
588       I         myThid )       I         myThid )
589            ENDIF
590    
591  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
592  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
593           IF (useOBCS) THEN          IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
594             DO K=1,Nr             DO K=1,Nr
595               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
596             ENDDO             ENDDO
597           END IF          ENDIF
598  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
599    
600  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
601            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
602  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
603            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  
604  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
605            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
606       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
607       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
608       U         vVelD,       U         vVelD,
609       I         myThid )       I         myThid )
610  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
611            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  
612  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
613            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
614       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
615       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
616       U         uVelD,       U         uVelD,
617       I         myThid )       I         myThid )
 #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */  
 C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  
618          ENDIF          ENDIF
619    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
620  Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  C--     End implicit Vertical advection & viscosity
621  c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)  
622  c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN  C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
623  c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1  
624  c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
625  c       ENDIF  C--   Step forward W field in N-H algorithm
626  Cjmc(end)          IF ( nonHydrostatic ) THEN
627    #ifdef ALLOW_DEBUG
628  #ifdef ALLOW_TIMEAVE           IF ( debugLevel .GE. debLevB )
629          IF (taveFreq.GT.0.) THEN       &     CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
630            CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,  #endif
631       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)           CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
632            IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN           CALL CALC_GW(
633              CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,       I                 bi,bj, KappaRU, KappaRV,
634       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)       I                 myTime, myIter, myThid )
           ENDIF  
635          ENDIF          ENDIF
636  #endif /* ALLOW_TIMEAVE */          IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
637         &   CALL TIMESTEP_WVEL( bi,bj, myTime, myIter, myThid )
638            IF ( nonHydrostatic )
639         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
640    #endif
641    
642    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
643    
644    C-    end of bi,bj loops
645         ENDDO         ENDDO
646        ENDDO        ENDDO
647    
648    #ifdef ALLOW_OBCS
649          IF (useOBCS) THEN
650           CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
651          ENDIF
652    #endif
653    
654    Cml(
655    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
656    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
657    C     has to be removed by something like the following subroutine:
658    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskInC, maskInC, rA, drF,
659    C     &                     'phiHydLow', myTime, myThid )
660    Cml)
661    
662    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
663          IF ( useDiagnostics ) THEN
664    
665           CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
666           CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
667    
668           tmpFac = 1. _d 0
669           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
670         &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
671    
672           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
673         &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
674    
675          ENDIF
676    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
677    
678    #ifdef ALLOW_DEBUG
679          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
680           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
681           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
682           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
683           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
684           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
685           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
686           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
687           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
688           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
689           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
690    #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
691           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
692           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
693           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
694           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
695    #endif
696          ENDIF
697    #endif
698    
699    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
700    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
701    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
702    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
703          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
704           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
705          ENDIF
706    #endif
707    
708    #ifdef ALLOW_DEBUG
709          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
710         &   CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
711    #endif
712    
713        RETURN        RETURN
714        END        END
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