/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.50 by adcroft, Wed Jun 21 19:13:11 2000 UTC revision 1.74 by heimbach, Mon Jul 30 20:37:45 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
# Line 20  C     | ===== Line 21  C     | =====
21  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
22  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
23  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
 c  
 c     changed: Patrick Heimbach heimbach@mit.edu 6-Jun-2000  
 c              - computation of ikey wrong for nTx,nTy > 1  
 c                and/or nsx,nsy > 1: act1 and act2 were  
 c                mixed up.  
   
24        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
25    
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
32    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
33    #include "TR1.h"
34    #endif
35    
36  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
37  #include "tamc.h"  # include "tamc.h"
38  #include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
39    # include "FFIELDS.h"
40    # ifdef ALLOW_KPP
41    #  include "KPP.h"
42    # endif
43    # ifdef ALLOW_GMREDI
44    #  include "GMREDI.h"
45    # endif
46    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
47    
48    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
49    #include "TIMEAVE_STATV.h"
50  #endif  #endif
51    
52  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 53  C     == Local variables Line 61  C     == Local variables
61  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
62  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
63  C                              transport  C                              transport
64  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
65  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
66  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
67  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points
68  C                                        lower cell faces.  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
 C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  
 C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  
 C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  
 C                              o xTerm: Mixing term  
 C                              o cTerm: Coriolis term  
 C                              o mTerm: Metric term  
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
69  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
70  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
71  C                                      variable.  C                                      variable.
72  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
 C                      below.  
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
73  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
74  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
75  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
76  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
77  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
78  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
79  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
80  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
81  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
82  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
83  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
84  C     bi, bj  C     bi, bj
85  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
86  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
87  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
88    C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.
89        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
91        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
92        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
93        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
94        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL aTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL xTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL cTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
95        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
97          _RL fVerTr1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
98        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
99        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
100        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
101        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhokp1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
102        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
103        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
104        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
105        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
106        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
107        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 128  C                      index into fVerTe Line 109  C                      index into fVerTe
109        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
110        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
111        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
112          _RL tauAB
113    
114  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
115        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 #endif  
116    
117        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
118        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
119        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
120        INTEGER i, j        INTEGER i, j
121        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
       INTEGER    isbyte  
       PARAMETER( isbyte = 4 )  
   
       INTEGER act1, act2, act3, act4  
       INTEGER max1, max2, max3  
       INTEGER ikact, iikey,kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif  
122    
123    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
124    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
125    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
126    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
127    Cjmc(end)
128    
129  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
130  C  C
131  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 163  C Line 139  C
139  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
140  C       ===================  C       ===================
141  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
142  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
143  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
144  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
145  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
146  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
147  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
148  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
149  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
150  C  C
151  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
152  C       ================================  C       ================================
# Line 198  C--- Line 173  C---
173  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
174  C--   dummy statement to end declaration part  C--   dummy statement to end declaration part
175        ikey = 1        ikey = 1
176  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
177    
178  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
179  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 211  C     uninitialised but inert locations. Line 186  C     uninitialised but inert locations.
186          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
187          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
188          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
189          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
190          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
191           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
192           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
193           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 228  C     uninitialised but inert locations. Line 196  C     uninitialised but inert locations.
196          ENDDO          ENDDO
197          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
198          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
199          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
200          rhoTMP (i,j) = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
         maskC  (i,j) = 0. _d 0  
201         ENDDO         ENDDO
202        ENDDO        ENDDO
203    
204    
205  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
206  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
207  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
208  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
209    
210        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
211    
212  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
213  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
214  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
215  !HPF$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA
216  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
217  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
218  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
219    
220         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
221    
# Line 270  C--    HPF directive to help TAMC Line 234  C--    HPF directive to help TAMC
234            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
235       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
236       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
237  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
238    
239  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
240          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
241           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
242            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            rTrans (i,j)   = 0. _d 0
243            rVel  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT  (i,j,1) = 0. _d 0
244            rVel  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT  (i,j,2) = 0. _d 0
245            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS  (i,j,1) = 0. _d 0
246            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerS  (i,j,2) = 0. _d 0
247            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerTr1(i,j,1) = 0. _d 0
248            fVerS (i,j,2) = 0. _d 0            fVerTr1(i,j,2) = 0. _d 0
249            fVerU (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
250            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
251            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
252            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
253           ENDDO           ENDDO
254          ENDDO          ENDDO
255    
256          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
257           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
258            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
259  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
260             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
261             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
262             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
263            ENDDO            ENDDO
# Line 308  C--     Set up work arrays that need val Line 270  C--     Set up work arrays that need val
270          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
271    
272    
         K = 1  
         BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       etaSurfX,etaSurfY,  
      I       myThid)  
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
            CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K, myThid )  
         END IF  
 #endif  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Update fields in layer below according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
          END IF  
 #endif  
         ENDIF  
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
273  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
274  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
275  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
276  #endif  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
277          CALL FIND_RHO(  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
278       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
279       O     rhoKm1,  CADJ STORE tr1  (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
280       I     myThid )  #endif
281  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
282    
283          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  C--     Start of diagnostic loop
284       &     ) THEN          DO k=Nr,1,-1
285  C--      Check static stability with layer below  
286  C--      and mix as needed.  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
287  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
288  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C? Do we still need this?
289  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  cph kkey formula corrected.
290  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
291  #endif           kkey = (ikey-1)*Nr + k
292           CALL FIND_RHO(  CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
293       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
294       O      rhoKp1,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
295       I      myThid )  
296  #endif  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
297              CALL INTEGRATE_FOR_W(
298  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
299         O                         wVel,
300  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I                         myThid )
301  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
302  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #ifdef    ALLOW_OBCS
303  #endif  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
304           CALL CONVECT(  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
305       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
306       U       ConvectCount,              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
307       I       myTime,myIter,myThid)            ENDIF
308  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
309  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  #endif    /* ALLOW_OBCS */
310  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
311  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
312  CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
313  #endif  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
314              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
315  #endif  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
316    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
317  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
318           IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
319       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,              CALL FIND_RHO(
320       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
321       I       myTime,myIter,myThid)       I        theta, salt,
322  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?       O        rhoK,
323         I        myThid )
324  C--      Recompute density after mixing              IF (k.GT.1) THEN
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
 #endif  
         ENDIF  
 C--     Calculate buoyancy  
         CALL CALC_BUOYANCY(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
      O      buoyKm1,  
      I      myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--     phiHyd(z=0)=0  
         CALL CALC_PHI_HYD(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,  
      U      phiHyd,  
      I      myThid )  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
325  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
326           kkey = ikact*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
327  #endif  CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
328    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
329                 CALL FIND_RHO(
330         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
331         I        theta, salt,
332         O        rhoKm1,
333         I        myThid )
334                ENDIF
335                CALL GRAD_SIGMA(
336         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
337         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
338         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
339         I             myThid )
340              ENDIF
341    
342           BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
343    c ==> should use sigmaR !!!
344              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
345                CALL CALC_IVDC(
346         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
347         I        rhoKm1, rhoK,
348         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
349         I        myTime, myIter, myThid)
350              ENDIF
351    
352  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
353           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN          ENDDO
 C--       Update fields in layer below according to tendency terms  
           CALL CORRECTION_STEP(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
           IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
              CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          ENDIF  
 #endif  
354    
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #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  
355  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
356  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph avoids recomputation of integrate_for_w
357  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
358  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
359            CALL FIND_RHO(  
360       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  #ifdef  ALLOW_OBCS
361       O       rhoKp1,  C--     Calculate future values on open boundaries
362       I       myThid )          IF (useOBCS) THEN
363  #endif            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
364         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
365         I            myThid )
366            ENDIF
367    #endif  /* ALLOW_OBCS */
368    
369    C--     Determines forcing terms based on external fields
370    C       relaxation terms, etc.
371            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
372         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
373         I             myThid )
374  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
375  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph needed for KPP
376  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)
377  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
378  #endif  CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)
379    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
380  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)
381            CALL CONVECT(  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
382       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)
383       U        ConvectCount,  CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
384       I        myTime,myIter,myThid)  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
385  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
386  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  #ifdef  ALLOW_GMREDI
387  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
388  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
389  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
390  #endif  CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
391  #endif  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
392    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
393  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
394           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN          IF (useGMRedi) THEN
395              CALL CALC_IVDC(            DO k=1,Nr
396       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
397       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
398       I       myTime,myIter,myThid)       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
 CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
          END IF  
   
 C--       Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate buoyancy  
          CALL CALC_BUOYANCY(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,  
      O       buoyK,  
      I       myThid )  
 C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--      phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
      I        myThid )  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,  
      O        rhoTmp,  
      I        myThid )  
 #endif  
          CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
399       I             myThid )       I             myThid )
   
   
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
400            ENDDO            ENDDO
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     end of k loop  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
401  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
402  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ELSE
403  CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            DO k=1, Nr
404  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
405  #endif       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
         DO K=1, Nr  
          IF (use_GMRedi) CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
406       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
407       I             myThid )       I             myThid )
408          ENDDO            ENDDO
409  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
410            ENDIF
411    
412  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
413  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
414  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
415  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
416  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
417  #endif  
418    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
419    
420  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef  ALLOW_KPP
421  C--     Compute KPP mixing coefficients  C--     Compute KPP mixing coefficients
422          CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)          IF (useKPP) THEN
423          CALL KPP_CALC(            CALL KPP_CALC(
424       I               bi, bj, myTime, myThid )       I                  bi, bj, myTime, myThid )
425          CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
426  #endif          ELSE
427              CALL KPP_CALC_DUMMY(
428         I                  bi, bj, myTime, myThid )
429    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
430            ENDIF
431    
432  C--     Start of upward loop  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
433          DO K = Nr, 1, -1  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
434    CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
435    CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
436    CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
437    CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
438    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
439    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
440    
441    #endif  /* ALLOW_KPP */
442    
443    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
444    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
445    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
446    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
447    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
448    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
449    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
450    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
451    CADJ STORE tr1  (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
452    #endif
453    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
454    
455    #ifdef ALLOW_AIM
456    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
457    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
458            IF ( useAIM ) THEN
459             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
460             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, bi, bj, myTime, myThid )
461             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
462            ENDIF
463    #endif /* ALLOW_AIM */
464    
          kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  
          kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
          kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  
   
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
465    
466    C--     Start of thermodynamics loop
467            DO k=Nr,1,-1
468  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
469           kkey = ikact*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  C? Patrick Is this formula correct?
470  #endif  cph Yes, but I rewrote it.
471    cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!
472  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC           kkey = (ikey-1)*Nr + k
473  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
474  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
475  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
476  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
477  #endif  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
478    
479              km1  = MAX(1,k-1)
480              kup  = 1+MOD(k+1,2)
481              kDown= 1+MOD(k,2)
482    
483              iMin = 1-OLx
484              iMax = sNx+OLx
485              jMin = 1-OLy
486              jMax = sNy+OLy
487    
488    C--       Get temporary terms used by tendency routines
489              CALL CALC_COMMON_FACTORS (
490         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
491         O         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
492         I         myThid)
493    
494  C--      Get temporary terms used by tendency routines  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
495           CALL CALC_COMMON_FACTORS (  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
496       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
497       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
      I        myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
498    
499  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
500  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
501           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
502       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
503       I        maskC,maskUp,       I        maskUp,
504       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
505       I        myThid)       I        myThid)
506  #endif  #endif
507  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
508           IF ( momStepping ) THEN            iMin = 1-OLx+2
509            CALL CALC_MOM_RHS(            iMax = sNx+OLx-1
510       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,            jMin = 1-OLy+2
511       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,            jMax = sNy+OLy-1
512       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
513       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
514       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
      I         myTime, myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 #ifdef INCLUDE_CD_CODE  
          ELSE  
             DO j=1-OLy,sNy+OLy  
                DO i=1-OLx,sNx+OLx  
                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                END DO  
             END DO  
 #endif  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
515           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
516            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
517       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
518       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
519       I         KappaRT,       I         KappaRT,
520       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
521       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
522               tauAB = 0.5d0 + abEps
523               CALL TIMESTEP_TRACER(
524         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
525         I         theta, gT,
526         U         gTnm1,
527         I         myIter, myThid)
528           ENDIF           ENDIF
529           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
530            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
531       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
532       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
533       I         KappaRS,       I         KappaRS,
534       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
535       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
536               tauAB = 0.5d0 + abEps
537               CALL TIMESTEP_TRACER(
538         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
539         I         salt, gS,
540         U         gSnm1,
541         I         myIter, myThid)
542           ENDIF           ENDIF
543  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
544  C--      Calculate future values on open boundaries           IF ( tr1Stepping ) THEN
545           IF (openBoundaries) THEN             CALL CALC_GTR1(
546  Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
547            CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
548         I         KappaRT,
549         U         fVerTr1,
550         I         myTime, myThid)
551               tauAB = 0.5d0 + abEps
552               CALL TIMESTEP_TRACER(
553         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
554         I         Tr1, gTr1,
555         U         gTr1NM1,
556         I         myIter, myThid)
557           ENDIF           ENDIF
558  #endif  #endif
559  C--      Prediction step (step forward all model variables)  
560           CALL TIMESTEP(  #ifdef   ALLOW_OBCS
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
561  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
562           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
563  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC             CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, K, myThid )  
564           END IF           END IF
565  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
566    
567  C--      Freeze water  C--      Freeze water
568           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
569  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
570  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
571  #endif  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
572              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
573                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
574           END IF           END IF
575    
576  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
577  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields          ENDDO
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
 #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
578    
579    
580          ENDDO ! K  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
581    C? Patrick? What about this one?
582    cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
583    cph since storing occurs on different tape for each
584    cph impldiff call anyways.
585    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
586    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
587            iikey = (ikey-1)*maximpl
588    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
589    
590  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
591          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
592    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
            maximpl = 6  
            iikey = ikact*maximpl  
 #endif  
   
593           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
594  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
595              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
596  #endif  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
597    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
598              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
599       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
600       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
601       U         gTNm1,       U         gTNm1,
602       I         myThid )       I         myThid )
603           END IF           ENDIF
604    
605           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
606  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
607           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
608  #endif  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
609    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
610              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
611       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
612       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
613       U         gSNm1,       U         gSNm1,
614       I         myThid )       I         myThid )
615             ENDIF
616    
617    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
618             IF (tr1Stepping) THEN
619    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
620    CADJ STORE gTr1Nm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
621    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
622              CALL IMPLDIFF(
623         I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
624         I      deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
625         U      gTr1Nm1,
626         I      myThid )
627             ENDIF
628    #endif
629    
630    #ifdef   ALLOW_OBCS
631    C--      Apply open boundary conditions
632             IF (useOBCS) THEN
633               DO K=1,Nr
634                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
635               ENDDO
636           END IF           END IF
637    #endif   /* ALLOW_OBCS */
638    
639          ENDIF ! implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
640            ENDIF
641    
642  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
643          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
644            iMax = sNx+OLx-1
645            jMin = 1-OLy+2
646            jMax = sNy+OLy-1
647    
648    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
649    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
650            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
651              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
652         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
653         I         etaN,
654         O         phiSurfX,phiSurfY,
655         I         myThid )                        
656            ENDIF
657    
658           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
659  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
660           idkey = iikey + 3  
661  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
662    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
663    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
664    
665              km1  = MAX(1,k-1)
666              kup  = 1+MOD(k+1,2)
667              kDown= 1+MOD(k,2)
668    
669    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
670    C        phiHyd(z=0)=0
671    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
672             IF (staggerTimeStep) THEN
673               CALL CALC_PHI_HYD(
674         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
675         I        gTnm1, gSnm1,
676         U        phiHyd,
677         I        myThid )
678             ELSE
679               CALL CALC_PHI_HYD(
680         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
681         I        theta, salt,
682         U        phiHyd,
683         I        myThid )
684             ENDIF
685    
686    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
687    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
688             IF ( momStepping ) THEN
689               CALL CALC_MOM_RHS(
690         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
691         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
692         U         fVerU, fVerV,
693         I         myTime, myThid)
694               CALL TIMESTEP(
695         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
696         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
697         I         myIter, myThid)
698    
699    #ifdef   ALLOW_OBCS
700    C--      Apply open boundary conditions
701             IF (useOBCS) THEN
702               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
703             END IF
704    #endif   /* ALLOW_OBCS */
705    
706    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
707    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
708             ELSE
709               DO j=1-OLy,sNy+OLy
710                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
711                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
712                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
713                 END DO
714               END DO
715    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
716    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
717             ENDIF
718    
719    
720    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
721            ENDDO
722    
723    
724    
725    C--     Implicit viscosity
726            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
727    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
728              idkey = iikey + 3
729    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
730    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
731            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
732       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
733       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
734       U         gUNm1,       U         gUNm1,
735       I         myThid )       I         myThid )
736  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
737           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
738  #endif  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
739    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
740            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
741       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
742       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
743       U         gVNm1,       U         gVNm1,
744       I         myThid )       I         myThid )
745    
746  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
747    C--      Apply open boundary conditions
748             IF (useOBCS) THEN
749               DO K=1,Nr
750                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
751               ENDDO
752             END IF
753    #endif   /* ALLOW_OBCS */
754    
755  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
756           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
757  #endif            idkey = iikey + 5
758    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
759    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
760            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
761       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
762       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
763       U         vVelD,       U         vVelD,
764       I         myThid )       I         myThid )
765  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
766          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
767  #endif  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
768    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
769            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
770       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
771       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
772       U         uVelD,       U         uVelD,
773       I         myThid )       I         myThid )
774    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
775  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
776            ENDIF
          ENDIF ! momStepping  
         ENDIF ! implicitViscosity  
777    
778    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
779    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
780    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
781    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
782    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
783    c       ENDIF
784    Cjmc(end)
785    
786    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
787            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
788              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
789         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
790              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
791                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
792         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
793              ENDIF
794            ENDIF
795    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
796    
797         ENDDO         ENDDO
798        ENDDO        ENDDO
799    
800  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef EXCLUDE_DEBUGMODE
801  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
802  C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
803  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
804  C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
805  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
806  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
807  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
808  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
809  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
810  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
811  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
812  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
813  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
814  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
815  C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
816  C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),        ENDIF
817  C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  #endif
 C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: phiHyd ',minval(phiHyd/(Gravity*Rhonil),mask=phiHyd.NE.0.),  
 C    &                           maxval(phiHyd/(Gravity*Rhonil))  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gU, ' GU exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gV, ' GV exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
   
818    
819        RETURN        RETURN
820        END        END
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