/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.50 by adcroft, Wed Jun 21 19:13:11 2000 UTC revision 1.153 by jmc, Thu Nov 18 00:57:24 2010 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    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        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)  #undef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
 C     /==========================================================\  
 C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  
 C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  
 C     |   dynamics.                                              |  
 C     |==========================================================|  
 C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  
 C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  
 C     | overlap regions they are independent of one another.     |  
 C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  
 C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  
 C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  
 C     | require special consideration.                           |  
 C     | Notes                                                    |  
 C     | =====                                                    |  
 C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  
 C     |      presently being developed.                          |  
 C     \==========================================================/  
 c  
 c     changed: Patrick Heimbach heimbach@mit.edu 6-Jun-2000  
 c              - computation of ikey wrong for nTx,nTy > 1  
 c                and/or nsx,nsy > 1: act1 and act2 were  
 c                mixed up.  
11    
12    CBOP
13    C     !ROUTINE: DYNAMICS
14    C     !INTERFACE:
15          SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
16    C     !DESCRIPTION: \bv
17    C     *==========================================================*
18    C     | SUBROUTINE DYNAMICS
19    C     | o Controlling routine for the explicit part of the model
20    C     |   dynamics.
21    C     *==========================================================*
22    C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each
23    C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have
24    C     | overlap regions they are independent of one another.
25    C     | If terms involving lateral integrals are needed in this
26    C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference
27    C     | operations with stencils wider than the overlap region
28    C     | require special consideration.
29    C     | The algorithm...
30    C     |
31    C     | "Correction Step"
32    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"
 #include "CG2D.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  #endif  # include "FFIELDS.h"
90    # include "EOS.h"
91    # ifdef ALLOW_KPP
92    #  include "KPP.h"
93    # endif
94    # ifdef ALLOW_PTRACERS
95    #  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
107    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
108    
109    C     !CALLING SEQUENCE:
110    C     DYNAMICS()
111    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     rVel                     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                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  C                      (=pressure/rho0) anomaly
164  C                                        lower cell faces.  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
165  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
166  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
167  C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
168  C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
169  C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
170  C                              o xTerm: Mixing term  C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
171  C                              o cTerm: Coriolis term  C     KappaRU    :: vertical viscosity
172  C                              o mTerm: Metric term  C     KappaRV    :: vertical viscosity
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
 C                                      is "pipelined" in the vertical  
 C                                      so we need an fVer for each  
 C                                      variable.  
 C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level  
 C                      below.  
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
 C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  
 C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  
 C                      pressure anomaly  
 C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  
 C                      surface height  
 C                      anomaly.  
 C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  
 C     etaSurfY  
 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.
       _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)  
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL aTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL xTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL cTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _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 rhokp1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
184        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
185        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
186        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
187        _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
188        _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
       _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
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)  
   
 #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
       _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
 #endif  
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
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
197    
198  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
199        INTEGER    isbyte        LOGICAL dPhiHydDiagIsOn
200        PARAMETER( isbyte = 4 )        _RL tmpFac
201    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
202    
       INTEGER act1, act2, act3, act4  
       INTEGER max1, max2, max3  
       INTEGER ikact, iikey,kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif  
203    
204  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
205  C  C
# Line 163  C Line 214  C
214  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
215  C       ===================  C       ===================
216  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
217  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
218  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
219  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
220  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
221  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
222  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
223  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
224  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
225  C  C
226  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
227  C       ================================  C       ================================
# Line 194  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 (debugMode) CALL DEBUG_ENTER( 'DYNAMICS', myThid )
       ikey = 1  
251  #endif  #endif
252    
253  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
254  C     These inital values do not alter the numerical results. They        dPhiHydDiagIsOn = .FALSE.
255  C     just ensure that all memory references are to valid floating        IF ( useDiagnostics )
256  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to       &  dPhiHydDiagIsOn = DIAGNOSTICS_IS_ON( 'Um_dPHdx', myThid )
257  C     uninitialised but inert locations.       &               .OR. DIAGNOSTICS_IS_ON( 'Vm_dPHdy', myThid )
258        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  
         aTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         xTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
          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  
         rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0  
         rhoTMP (i,j) = 0. _d 0  
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
         maskC  (i,j) = 0. _d 0  
        ENDDO  
       ENDDO  
259    
260    C-- Call to routine for calculation of
261    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
262    C   if desired:
263    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
264          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
265    #endif
266    
267  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
268  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
269  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
270  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
271    
272        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
273    
274  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
275  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
276  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
277  !HPF$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,phiHydF
278  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
279  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
280  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
281    
282         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
283    
284  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
285            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
286            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
287            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
288            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
289            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
290            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
291            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
292              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
           ikey = (act1 + 1) + act2*max1  
293       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
294       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
295  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
296    
297  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
298          DO j=1-OLy,sNy+OLy  C     These inital values do not alter the numerical results. They
299           DO i=1-OLx,sNx+OLx  C     just ensure that all memory references are to valid floating
300            rTrans(i,j)   = 0. _d 0  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
301            rVel  (i,j,1) = 0. _d 0  C     uninitialised but inert locations.
           rVel  (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerT (i,j,1) = 0. _d 0  
           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  
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
302    
303    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
304          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
305           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
306            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
307  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
308             ConvectCount(i,j,k) = 0.             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
309  #endif  cph(
310             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  c--   need some re-initialisation here to break dependencies
311             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  cph)
312               gU(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
313               gV(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
314            ENDDO            ENDDO
315           ENDDO           ENDDO
316          ENDDO          ENDDO
317    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
318          iMin = 1-OLx+1          DO j=1-OLy,sNy+OLy
319          iMax = sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
320          jMin = 1-OLy+1            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
321          jMax = sNy+OLy            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
322              fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
323              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
324          K = 1            phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
325          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr            phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
326    #ifndef INCLUDE_PHIHYD_CALCULATION_CODE
327  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP            dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
328  C--     Calculate gradient of surface pressure            dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
329          CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  #endif
330       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,            phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
331       O       etaSurfX,etaSurfY,            phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
332       I       myThid)            guDissip(i,j)  = 0. _d 0
333  C--     Update fields in top level according to tendency terms            gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
334          CALL CORRECTION_STEP(  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
335       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,            phiHydLow(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
336       I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  # if (defined NONLIN_FRSURF) && (defined ALLOW_MOM_FLUXFORM)
337    #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
338  #ifdef ALLOW_OBCS            dWtransC(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
339          IF (openBoundaries) THEN            dWtransU(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
340  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            dWtransV(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
341  CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #  endif
342  CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  # endif
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
            CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K, myThid )  
         END IF  
 #endif  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Update fields in layer below according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
          END IF  
 #endif  
         ENDIF  
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 #endif  
   
         IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &     ) THEN  
 C--      Check static stability with layer below  
 C--      and mix as needed.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL CONVECT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
   
343  #endif  #endif
344             ENDDO
345            ENDDO
346    
347  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  C--     Start computation of dynamics
348           IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(          iMin = 0
349       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,          iMax = sNx+1
350       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,          jMin = 0
351       I       myTime,myIter,myThid)          jMax = sNy+1
352  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
353    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
354  C--      Recompute density after mixing  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
355  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  CADJ &     comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
356           CALL FIND_RHO(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
357       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
358       O      rhoKm1,  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
359       I      myThid )  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
360  #endif          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
361              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
362         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
363         I         etaN,
364         O         phiSurfX,phiSurfY,
365         I         myThid )
366          ENDIF          ENDIF
 C--     Calculate buoyancy  
         CALL CALC_BUOYANCY(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
      O      buoyKm1,  
      I      myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--     phiHyd(z=0)=0  
         CALL CALC_PHI_HYD(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,  
      U      phiHyd,  
      I      myThid )  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          kkey = ikact*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  
 #endif  
   
          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--       Update fields in layer below according to tendency terms  
           CALL CORRECTION_STEP(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
           IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
              CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          ENDIF  
 #endif  
   
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
 #endif  
          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &      ) THEN  
 C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  
 C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #endif  
367    
368  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
369  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
370  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
371  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  #ifdef ALLOW_KPP
372  #endif  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
373    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
374  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  #endif /* ALLOW_KPP */
375            CALL CONVECT(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  
      U        ConvectCount,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
 #endif  
376    
377  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
378           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  C--     Calculate the total vertical viscosity
379              CALL CALC_IVDC(          CALL CALC_VISCOSITY(
380       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,       I            bi,bj, iMin,iMax,jMin,jMax,
381       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       O            KappaRU, KappaRV,
382       I       myTime,myIter,myThid)       I            myThid )
383  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  #else
384           END IF          DO k=1,Nr
385             DO j=1-OLy,sNy+OLy
386  C--       Recompute density after mixing            DO i=1-OLx,sNx+OLx
387  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
388            CALL FIND_RHO(             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate buoyancy  
          CALL CALC_BUOYANCY(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,  
      O       buoyK,  
      I       myThid )  
 C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--      phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
      I        myThid )  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,  
      O        rhoTmp,  
      I        myThid )  
 #endif  
          CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
   
   
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
389            ENDDO            ENDDO
390           ENDDO           ENDDO
391          ENDDO          ENDDO
 C--     end of k loop  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
         DO K=1, Nr  
          IF (use_GMRedi) CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
         ENDDO  
392  #endif  #endif
393    
394  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
395  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
396  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
397  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
398  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
399  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
   
 #ifdef ALLOW_KPP  
 C--     Compute KPP mixing coefficients  
         CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
         CALL KPP_CALC(  
      I               bi, bj, myTime, myThid )  
         CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
 #endif  
   
 C--     Start of upward loop  
         DO K = Nr, 1, -1  
   
          kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  
          kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
          kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  
   
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          kkey = ikact*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  
 #endif  
400    
401  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start of dynamics loop
402  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          DO k=1,Nr
 CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
403    
404  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
405           CALL CALC_COMMON_FACTORS (  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
406       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,  
      I        myThid)  
407    
408  #ifdef ALLOW_OBCS            km1  = MAX(1,k-1)
409          IF (openBoundaries) THEN            kp1  = MIN(k+1,Nr)
410           CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )            kup  = 1+MOD(k+1,2)
411          ENDIF            kDown= 1+MOD(k,2)
 #endif  
412    
 #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  
 C--      Calculate the total vertical diffusivity  
          CALL CALC_DIFFUSIVITY(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I        maskC,maskUp,  
      O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,  
      I        myThid)  
 #endif  
 C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
          IF ( momStepping ) THEN  
           CALL CALC_MOM_RHS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,  
      I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myTime, myThid)  
413  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
414  #ifdef INCLUDE_CD_CODE           kkey = (idynkey-1)*Nr + k
415    c
416    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
417    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
418    CADJ STORE phihydlow (:,:,bi,bj)
419    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
420    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
421    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
422    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
423    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
424    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
425    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
426    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
427    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
428    # ifdef NONLIN_FRSURF
429    cph-test
430    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
431    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
432    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
433    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
434    CADJ STORE  gudissip (:,:)
435    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
436    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
437    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
438    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
439    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
440    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
441    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
442    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
443    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
444    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
445    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
446    #  ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
447    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
448    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
449    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
450    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
451    #  else
452    CADJ STORE gunm(:,:,k,bi,bj,1)
453    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
454    CADJ STORE gunm(:,:,k,bi,bj,2)
455    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
456    CADJ STORE gvnm(:,:,k,bi,bj,1)
457    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
458    CADJ STORE gvnm(:,:,k,bi,bj,2)
459    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
460    #  endif
461    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
462    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
463    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
464    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
465    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
466    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
467    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
468    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
469    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
470    #  endif
471    # endif
472    # ifdef ALLOW_DEPTH_CONTROL
473    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
474    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
475    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
476    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
477    # endif
478    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
479    
480    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
481    C        phiHyd(z=0)=0
482             IF ( implicitIntGravWave ) THEN
483               CALL CALC_PHI_HYD(
484         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
485         I        gT, gS,
486         U        phiHydF,
487         O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
488         I        myTime, myIter, myThid )
489           ELSE           ELSE
490              DO j=1-OLy,sNy+OLy             CALL CALC_PHI_HYD(
491                 DO i=1-OLx,sNx+OLx       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
492                    guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0       I        theta, salt,
493                    gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0       U        phiHydF,
494                 END DO       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
495              END DO       I        myTime, myIter, myThid )
 #endif  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
          IF ( tempStepping ) THEN  
           CALL CALC_GT(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,  
      I         KappaRT,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,  
      I         myTime, myThid)  
496           ENDIF           ENDIF
497           IF ( saltStepping ) THEN  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
498            CALL CALC_GS(           IF ( dPhiHydDiagIsOn ) THEN
499       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,             tmpFac = -1. _d 0
500       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,             CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL( dPhiHydX, tmpFac, 1,
501       I         KappaRS,       &                           'Um_dPHdx', k, 1, 2, bi, bj, myThid )
502       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,             CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL( dPhiHydY, tmpFac, 1,
503       I         myTime, myThid)       &                           'Vm_dPHdy', k, 1, 2, bi, bj, myThid )
504           ENDIF           ENDIF
505  #ifdef ALLOW_OBCS  #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
 C--      Calculate future values on open boundaries  
          IF (openBoundaries) THEN  
 Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )  
           CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
 C--      Prediction step (step forward all model variables)  
          CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, K, myThid )  
          END IF  
 #endif  
 C--      Freeze water  
          IF (allowFreezing) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  
          END IF  
   
 #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  
 C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
 #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
   
   
         ENDDO ! K  
   
 C--     Implicit diffusion  
         IF (implicitDiffusion) THEN  
506    
507    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
508    C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
509             IF ( momStepping ) THEN
510  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
511             maximpl = 6  # if (defined NONLIN_FRSURF) && (defined ALLOW_MOM_FLUXFORM)
512             iikey = ikact*maximpl  #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
513    CADJ STORE dWtransC(:,:,bi,bj)
514    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
515    CADJ STORE dWtransU(:,:,bi,bj)
516    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
517    CADJ STORE dWtransV(:,:,bi,bj)
518    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
519    #  endif
520    # endif
521  #endif  #endif
522               IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) THEN
523           IF (tempStepping) THEN  #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
524  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C
525              idkey = iikey + 1                CALL MOM_FLUXFORM(
526         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
527         I         KappaRU, KappaRV,
528         U         fVerU, fVerV,
529         O         guDissip, gvDissip,
530         I         myTime, myIter, myThid)
531  #endif  #endif
532              CALL IMPLDIFF(             ELSE
533       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
534       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,  C
535       U         gTNm1,  # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
536       I         myThid )  #  ifdef NONLIN_FRSURF
537           END IF  CADJ STORE fVerU(:,:,:)
538    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
539           IF (saltStepping) THEN  CADJ STORE fVerV(:,:,:)
540  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
541           idkey = iikey + 2  #  endif
542    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
543    C
544                 CALL MOM_VECINV(
545         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
546         I         KappaRU, KappaRV,
547         U         fVerU, fVerV,
548         O         guDissip, gvDissip,
549         I         myTime, myIter, myThid)
550  #endif  #endif
551              CALL IMPLDIFF(             ENDIF
552       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  C
553       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,             CALL TIMESTEP(
554       U         gSNm1,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
555       I         myThid )       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
556           END IF       I         guDissip, gvDissip,
557         I         myTime, myIter, myThid)
558    
559          ENDIF ! implicitDiffusion  #ifdef   ALLOW_OBCS
560    C--      Apply open boundary conditions
561    c          IF (useOBCS) THEN
562    c            CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
563    c          ENDIF
564    #endif   /* ALLOW_OBCS */
565    
566  C--     Implicit viscosity           ENDIF
         IF (implicitViscosity) THEN  
567    
568           IF (momStepping) THEN  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
569  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          ENDDO
570           idkey = iikey + 3  
571  #endif  C--     Implicit Vertical advection & viscosity
572    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && \
573         defined (ALLOW_MOM_COMMON) && !(defined ALLOW_AUTODIFF_TAMC))
574            IF ( momImplVertAdv ) THEN
575              CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
576         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
577              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
578         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
579            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
580    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
581            IF     ( implicitViscosity ) THEN
582    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
583    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
584    CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
585    CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
586    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
587            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
588       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
589       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
590       U         gUNm1,       U         gU,
591       I         myThid )       I         myThid )
592  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
593           idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
594  #endif  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
595    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
596            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
597       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
598       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
599       U         gVNm1,       U         gV,
600       I         myThid )       I         myThid )
601            ENDIF
602    
603  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
604    C--      Apply open boundary conditions
605    c       IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
606    c          DO K=1,Nr
607    c            CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
608    c          ENDDO
609            IF ( useOBCS ) THEN
610              CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, 0, gU, gV, myThid )
611            ENDIF
612    #endif   /* ALLOW_OBCS */
613    
614  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
615           idkey = iikey + 5          IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
616  #endif  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
617    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
618    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
619            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
620       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
621       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
622       U         vVelD,       U         vVelD,
623       I         myThid )       I         myThid )
624  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
625          idkey = iikey + 6  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
626  #endif  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
627            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
628       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
629       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
630       U         uVelD,       U         uVelD,
631       I         myThid )       I         myThid )
632            ENDIF
633    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
634    C--     End implicit Vertical advection & viscosity
635    
636    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
637    
638    #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
639    C--   Step forward W field in N-H algorithm
640            IF ( nonHydrostatic ) THEN
641    #ifdef ALLOW_DEBUG
642             IF (debugMode) CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
643    #endif
644             CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
645             CALL CALC_GW(
646         I                 bi,bj, KappaRU, KappaRV,
647         I                 myTime, myIter, myThid )
648            ENDIF
649            IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
650         &   CALL TIMESTEP_WVEL( bi,bj, myTime, myIter, myThid )
651            IF ( nonHydrostatic )
652         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
653  #endif  #endif
654    
655           ENDIF ! momStepping  C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
656          ENDIF ! implicitViscosity  
657    C-    end of bi,bj loops
658         ENDDO         ENDDO
659        ENDDO        ENDDO
660    
661  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifdef ALLOW_OBCS
662  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        IF (useOBCS) THEN
663  C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
664  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)        ENDIF
665  C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),  #endif
666  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)  
667  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',  Cml(
668  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),  C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
669  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)  C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
670  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',  C     has to be removed by something like the following subroutine:
671  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),  C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskInC, maskInC, rA, drF,
672  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)  C     &                     'phiHydLow', myTime, myThid )
673  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  Cml)
674  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
675  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
676  C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))        IF ( useDiagnostics ) THEN
677  C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
678  C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
679  C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
680  C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
681  C     write(0,*) 'dynamics: phiHyd ',minval(phiHyd/(Gravity*Rhonil),mask=phiHyd.NE.0.),         tmpFac = 1. _d 0
682  C    &                           maxval(phiHyd/(Gravity*Rhonil))         CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
683  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gU, ' GU exiting dyanmics ' ,       &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
684  C    &Nr, 1, myThid )  
685  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gV, ' GV exiting dyanmics ' ,         CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
686  C    &Nr, 1, myThid )       &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
687  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS exiting dyanmics ' ,  
688  C    &Nr, 1, myThid )        ENDIF
689  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
690  C    &Nr, 1, myThid )  
691  C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,  #ifdef ALLOW_DEBUG
692  C    &Nr, 1, myThid )        IF ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
693           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
694           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
695           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
696           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
697           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
698           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
699           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
700           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
701           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
702           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
703    #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
704           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
705           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
706           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
707           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
708    #endif
709          ENDIF
710    #endif
711    
712    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
713    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
714    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
715    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
716          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
717           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
718          ENDIF
719    #endif
720    
721    #ifdef ALLOW_DEBUG
722          IF (debugMode) CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
723    #endif
724    
725        RETURN        RETURN
726        END        END

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