/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.7 by cnh, Mon May 25 16:17:36 1998 UTC revision 1.65 by jmc, Thu Mar 8 20:25:01 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_EEOPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
6        SUBROUTINE DYNAMICS(myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
7  C     /==========================================================\  C     /==========================================================\
8  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |
9  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |
# 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     \==========================================================/
24          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"
32    
33    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34    # include "tamc.h"
35    # include "tamc_keys.h"
36    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
37    
38    #ifdef ALLOW_KPP
39    # include "KPP.h"
40    #endif
41    
42    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
43    #include "TIMEAVE_STATV.h"
44    #endif
45    
46  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
47    C     myTime - Current time in simulation
48    C     myIter - Current iteration number in simulation
49  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
50          _RL myTime
51          INTEGER myIter
52        INTEGER myThid        INTEGER myThid
53    
54  C     == Local variables  C     == Local variables
55  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
56  C     uTrans, vTrans, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
57    C                              transport
58  C                              o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
59  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
60  C                              o wTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
61  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells
62  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C                              o maskUp: land/water mask for W points
63  C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 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  
64  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
65  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
66  C                                      variable.  C                                      variable.
67  C     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
68  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
69    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
70    C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
71    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
72    C                      surface height anomaly.
73    C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
74    C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
75    C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
76    C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
77    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
78    C     jMin, jMax       are applied.
79  C     bi, bj  C     bi, bj
80  C     k, kUp, kDown, kM1 - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
81  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
82  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
83        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
84        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
85        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
86        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
91        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
92        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
95        _RL fZon  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
96        _RL fMer  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
97        _RL fVerT (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
98        _RL fVerS (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
99        _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
100        _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
101        _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL rhokm1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103        _RL rhokp1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
104        _RL pSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
105        _RL pSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
106        _RL K13   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
107        _RL K23   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
108        _RL K33   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
109        _RL KapGM (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
110        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
111        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
112        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
113        INTEGER i, j        INTEGER i, j
114        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
115    
116    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
117    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
118    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
119    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
120    Cjmc(end)
121    
122    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
123          INTEGER    isbyte
124          PARAMETER( isbyte = 4 )
125    
126          INTEGER act1, act2, act3, act4
127          INTEGER max1, max2, max3
128          INTEGER iikey, kkey
129          INTEGER maximpl
130    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
131    
132    C---    The algorithm...
133    C
134    C       "Correction Step"
135    C       =================
136    C       Here we update the horizontal velocities with the surface
137    C       pressure such that the resulting flow is either consistent
138    C       with the free-surface evolution or the rigid-lid:
139    C         U[n] = U* + dt x d/dx P
140    C         V[n] = V* + dt x d/dy P
141    C
142    C       "Calculation of Gs"
143    C       ===================
144    C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
145    C       physics, parameterizations etc...) are calculated
146    C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
147    C         b   = b(rho, theta)
148    C         K31 = K31 ( rho )
149    C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
150    C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
151    C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
152    C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
153    C
154    C       "Time-stepping" or "Prediction"
155    C       ================================
156    C       The models variables are stepped forward with the appropriate
157    C       time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
158    C       - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
159    C       in that the flow may be divergent and will be "corrected"
160    C       later with a surface pressure gradient.
161    C       - Normally for tracers the result is the new field at time
162    C       level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
163    C       is also *only* a prediction.
164    C       - We denote "predictors" with an asterisk (*).
165    C         U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
166    C         V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
167    C         theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
168    C         salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
169    C       With implicit diffusion:
170    C         theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
171    C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
172    C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
173    C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
174    C---
175    
176    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
177    C--   dummy statement to end declaration part
178          ikey = 1
179    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
180    
181  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
182  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 103  C     uninitialised but inert locations. Line 189  C     uninitialised but inert locations.
189          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
190          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
191          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
192          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
193          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
194          cTerm(i,j)   = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
195          mTerm(i,j)   = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
196          pTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
197          fZon(i,j)    = 0. _d 0           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
198          fMer(i,j)    = 0. _d 0           sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
         DO K=1,nZ  
          pH (i,j,k)  = 0. _d 0  
          K13(i,j,k) = 0. _d 0  
          K23(i,j,k) = 0. _d 0  
          K33(i,j,k) = 0. _d 0  
199          ENDDO          ENDDO
200          rhokm1(i,j)  = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
201          rhokp1(i,j)  = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
202            maskC  (i,j) = 0. _d 0
203            phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
204            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
205         ENDDO         ENDDO
206        ENDDO        ENDDO
207    
208    
209    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
210    C--   HPF directive to help TAMC
211    CHPF$ INDEPENDENT
212    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
213    
214        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
215    
216    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
217    C--    HPF directive to help TAMC
218    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
219    CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
220    CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
221    CHPF$&                  )
222    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
223    
224         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
225    
226  C--     Boundary condition on hydrostatic pressure is pH(z=0)=0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
227              act1 = bi - myBxLo(myThid)
228              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
229    
230              act2 = bj - myByLo(myThid)
231              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
232    
233              act3 = myThid - 1
234              max3 = nTx*nTy
235    
236              act4 = ikey_dynamics - 1
237    
238              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
239         &                      + act3*max1*max2
240         &                      + act4*max1*max2*max3
241    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
242    
243    C--     Set up work arrays that need valid initial values
244          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
245           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
246            pH(i,j,1) = 0. _d 0            rTrans(i,j)   = 0. _d 0
247            K13(i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
248            K23(i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
249            K33(i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
250            KapGM(i,j) = 0. _d 0            fVerS (i,j,2) = 0. _d 0
251              fVerU (i,j,1) = 0. _d 0
252              fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
253              fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
254              fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
255           ENDDO           ENDDO
256          ENDDO          ENDDO
257    
258  C--     Set up work arrays that need valid initial values          DO k=1,Nr
259          DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
260           DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
261            wTrans(i,j)  = 0. _d 0  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
262            fVerT(i,j,1) = 0. _d 0             ConvectCount(i,j,k) = 0.
263            fVerT(i,j,2) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
264            fVerS(i,j,1) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
265            fVerS(i,j,2) = 0. _d 0            ENDDO
           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  
266           ENDDO           ENDDO
267          ENDDO          ENDDO
268    
# Line 155  C--     Set up work arrays that need val Line 271  C--     Set up work arrays that need val
271          jMin = 1-OLy+1          jMin = 1-OLy+1
272          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
273    
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL GRAD_PSURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       pSurfX,pSurfY,  
      I       myThid)  
   
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,pSurfX,pSurfY,myThid)  
   
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, 1, 1, 'LINEAR',  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,rhoKm1,rhoKm1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
   
         DO K=2,Nz  
 C--     Update fields in Kth level according to tendency terms  
         CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K, 'LINEAR',  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K level (below W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, 'LINEAR',  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKp1,  
      O            K13, K23, K33, KapGM,  
      I            myThid )  
 C--     Calculate static stability and mix where convectively unstable  
         CALL CONVECT(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, 'LINEAR',  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K level (below W(K)) referenced to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, 'LINEAR',  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
274    
275    C--     Start of diagnostic loop
276            DO k=Nr,1,-1
277    
278    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
279    C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
280    C? Do we still need this?
281             kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1
282    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
283    
284    C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
285              CALL INTEGRATE_FOR_W(
286         I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
287         O                         wVel,
288         I                         myThid )
289    
290    #ifdef    ALLOW_OBCS
291    #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
292    C--       Apply OBC to W if in N-H mode
293              IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
294                CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
295              ENDIF
296    #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
297    #endif    /* ALLOW_OBCS */
298    
299    C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
300    C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
301    c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
302              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
303                CALL FIND_RHO(
304         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
305         I        theta, salt,
306         O        rhoK,
307         I        myThid )
308                IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
309         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
310         I        theta, salt,
311         O        rhoKm1,
312         I        myThid )
313                CALL GRAD_SIGMA(
314         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
315         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
316         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
317         I             myThid )
318              ENDIF
319    
320    C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
321    c ==> should use sigmaR !!!
322              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
323                CALL CALC_IVDC(
324         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
325         I        rhoKm1, rhoK,
326         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
327         I        myTime, myIter, myThid)
328              ENDIF
329    
330    C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
331          ENDDO          ENDDO
332    
333          DO K = Nz, 1, -1  #ifdef  ALLOW_OBCS
334           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  C--     Calculate future values on open boundaries
335           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above          IF (useOBCS) THEN
336           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
337           iMin = 1-OLx+2       I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
338           iMax = sNx+OLx-1       I            myThid )
339           jMin = 1-OLy+2          ENDIF
340           jMax = sNy+OLy-1  #endif  /* ALLOW_OBCS */
341    
342    C--     Determines forcing terms based on external fields
343    C       relaxation terms, etc.
344            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
345         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
346         I             myThid )
347    
348    #ifdef  ALLOW_GMREDI
349    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
350            IF (useGMRedi) THEN
351              DO k=1,Nr
352                CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
353         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
354         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
355         I             myThid )
356              ENDDO
357    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
358            ELSE
359              DO k=1, Nr
360                CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
361         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
362         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
363         I             myThid )
364              ENDDO
365    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
366            ENDIF
367    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
368    
369    #ifdef  ALLOW_KPP
370    C--     Compute KPP mixing coefficients
371            IF (useKPP) THEN
372              CALL KPP_CALC(
373         I                  bi, bj, myTime, myThid )
374            ENDIF
375    #endif  /* ALLOW_KPP */
376    
377    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
378    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
379    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
380    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
381    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
382    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
383    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
384    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
385    
386    #ifdef ALLOW_AIM
387    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
388    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
389            IF ( useAIM ) THEN
390             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
391             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
392             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
393            ENDIF
394    #endif /* ALLOW_AIM */
395    
396    
397    C--     Start of thermodynamics loop
398            DO k=Nr,1,-1
399    
400    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
401    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
402    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
403    
404              km1  = MAX(1,k-1)
405              kup  = 1+MOD(k+1,2)
406              kDown= 1+MOD(k,2)
407    
408              iMin = 1-OLx+2
409              iMax = sNx+OLx-1
410              jMin = 1-OLy+2
411              jMax = sNy+OLy-1
412    
413    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
414    CPatrick Is this formula correct?
415             kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
416    CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
417    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
418    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
419    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
420    
421  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
422           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
423       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,
424       O        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskC,maskUp,
425       I        myThid)       I        myThid)
426    
427  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
428           CALL CALC_MOM_RHS(  C--      Calculate the total vertical diffusivity
429       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
430       I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
431       I        pH,       I        maskC,maskup,
432       U        aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
      U        fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
433       I        myThid)       I        myThid)
434    #endif
435    
436  C--      Calculate active tracer tendencies  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
437           CALL CALC_GT(  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
438       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,           IF ( tempStepping ) THEN
439       I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,             CALL CALC_GT(
440       I        K13,K23,K33,KapGM,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
441       U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
442       I        myThid)       I         KappaRT,
443  Cdbg     CALL CALC_GS(       U         fVerT,
444  Cdbg I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         myTime, myThid)
445  Cdbg I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,             CALL TIMESTEP_TRACER(
446  Cdbg I        K13,K23,K33,KapGM,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
447  Cdbg U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       I         theta, gT,
448  Cdbg I        myThid)       U         gTnm1,
449         I         myIter, myThid)
450             ENDIF
451             IF ( saltStepping ) THEN
452               CALL CALC_GS(
453         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
454         I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
455         I         KappaRS,
456         U         fVerS,
457         I         myTime, myThid)
458               CALL TIMESTEP_TRACER(
459         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
460         I         salt, gS,
461         U         gSnm1,
462         I         myIter, myThid)
463             ENDIF
464    
465    #ifdef   ALLOW_OBCS
466    C--      Apply open boundary conditions
467             IF (useOBCS) THEN
468               CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
469             END IF
470    #endif   /* ALLOW_OBCS */
471    
472    C--      Freeze water
473             IF (allowFreezing) THEN
474    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
475    CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
476    CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
477    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
478                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
479             END IF
480    
481    C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
482            ENDDO
483    
484    
485    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
486    CPatrick? What about this one?
487               maximpl = 6
488               iikey = (ikey-1)*maximpl
489    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
490    
491    C--     Implicit diffusion
492            IF (implicitDiffusion) THEN
493    
494             IF (tempStepping) THEN
495    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
496                idkey = iikey + 1
497    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
498                CALL IMPLDIFF(
499         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
500         I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
501         U         gTNm1,
502         I         myThid )
503             ENDIF
504    
505             IF (saltStepping) THEN
506    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
507             idkey = iikey + 2
508    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
509                CALL IMPLDIFF(
510         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
511         I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
512         U         gSNm1,
513         I         myThid )
514             ENDIF
515    
516    #ifdef   ALLOW_OBCS
517    C--      Apply open boundary conditions
518             IF (useOBCS) THEN
519               DO K=1,Nr
520                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
521               ENDDO
522             END IF
523    #endif   /* ALLOW_OBCS */
524    
525    C--     End If implicitDiffusion
526            ENDIF
527    
528    C--     Start computation of dynamics
529            iMin = 1-OLx+2
530            iMax = sNx+OLx-1
531            jMin = 1-OLy+2
532            jMax = sNy+OLy-1
533    
534    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
535    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
536            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
537              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
538         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
539         I         etaN,
540         O         phiSurfX,phiSurfY,
541         I         myThid )                        
542            ENDIF
543    
544    C--     Start of dynamics loop
545            DO k=1,Nr
546    
547    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
548    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
549    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
550    
551              km1  = MAX(1,k-1)
552              kup  = 1+MOD(k+1,2)
553              kDown= 1+MOD(k,2)
554    
555    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
556    C        phiHyd(z=0)=0
557    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
558             IF (staggerTimeStep) THEN
559               CALL CALC_PHI_HYD(
560         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
561         I        gTnm1, gSnm1,
562         U        phiHyd,
563         I        myThid )
564             ELSE
565               CALL CALC_PHI_HYD(
566         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
567         I        theta, salt,
568         U        phiHyd,
569         I        myThid )
570             ENDIF
571    
572    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
573    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
574             IF ( momStepping ) THEN
575               CALL CALC_MOM_RHS(
576         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
577         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
578         U         fVerU, fVerV,
579         I         myTime, myThid)
580               CALL TIMESTEP(
581         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
582         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
583         I         myIter, myThid)
584    
585    #ifdef   ALLOW_OBCS
586    C--      Apply open boundary conditions
587             IF (useOBCS) THEN
588               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
589             END IF
590    #endif   /* ALLOW_OBCS */
591    
592    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
593    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
594             ELSE
595               DO j=1-OLy,sNy+OLy
596                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
597                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
598                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
599                 END DO
600               END DO
601    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
602    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
603             ENDIF
604    
605    
606    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
607          ENDDO          ENDDO
608    
609    
610    
611    C--     Implicit viscosity
612            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
613    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
614              idkey = iikey + 3
615    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
616              CALL IMPLDIFF(
617         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
618         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
619         U         gUNm1,
620         I         myThid )
621    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
622              idkey = iikey + 4
623    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
624              CALL IMPLDIFF(
625         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
626         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
627         U         gVNm1,
628         I         myThid )
629    
630    #ifdef   ALLOW_OBCS
631    C--      Apply open boundary conditions
632             IF (useOBCS) THEN
633               DO K=1,Nr
634                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
635               ENDDO
636             END IF
637    #endif   /* ALLOW_OBCS */
638    
639    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
640    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
641              idkey = iikey + 5
642    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
643              CALL IMPLDIFF(
644         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
645         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
646         U         vVelD,
647         I         myThid )
648    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
649              idkey = iikey + 6
650    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
651              CALL IMPLDIFF(
652         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
653         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
654         U         uVelD,
655         I         myThid )
656    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
657    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
658            ENDIF
659    
660    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
661    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
662    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
663    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
664    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
665    c       ENDIF
666    Cjmc(end)
667    
668    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
669            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
670              CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,
671         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
672              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
673                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
674         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
675              ENDIF
676            ENDIF
677    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
678    
679         ENDDO         ENDDO
680        ENDDO        ENDDO
681    
 !dbg  write(0,*) 'dynamics: pS',minval(cg2d_x),maxval(cg2d_x)  
 !dbg  write(0,*) 'dynamics: U',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 !dbg &                         maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 !dbg  write(0,*) 'dynamics: V',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 !dbg &                         maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 !dbg  write(0,*) 'dynamics: gT',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 !dbg &                         maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 !dbg  write(0,*) 'dynamics: T',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 !dbg &                         maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 !dbg  write(0,*) 'dynamics: pH',minval(pH/(Gravity*Rhonil)),  
 !dbg &                          maxval(pH/(Gravity*Rhonil))  
   
682        RETURN        RETURN
683        END        END
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