/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.19 by cnh, Mon Jun 15 05:13:56 1998 UTC revision 1.115 by jmc, Fri Apr 15 14:06:15 2005 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_EEOPTIONS.h"  #include "PACKAGES_CONFIG.h"
5    #include "CPP_OPTIONS.h"
6    
7    CBOP
8    C     !ROUTINE: DYNAMICS
9    C     !INTERFACE:
10        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
11  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
12  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
13  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
14  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
15  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
16  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
17  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
18  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
19  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
20  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
21  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
22  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
23  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
24  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
25  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
26  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
27  C     \==========================================================/  C     | =================
28    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
29    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
30    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
31    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
32    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
33    C     |
34    C     | "Calculation of Gs"
35    C     | ===================
36    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
37    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
38    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
39    C     |   b   = b(rho, theta)
40    C     |   K31 = K31 ( rho )
41    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
42    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
43    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
44    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
45    C     |
46    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
47    C     | ================================
48    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
49    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
50    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
51    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
52    C     | later with a surface pressure gradient.
53    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
54    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
55    C     | is also *only* a prediction.
56    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
57    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
58    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
59    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
60    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
61    C     | With implicit diffusion:
62    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
63    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
64    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
65    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
66    C     |
67    C     *==========================================================*
68    C     \ev
69    C     !USES:
70          IMPLICIT NONE
71  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
72  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
73  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
74  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
75  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
76    #ifdef ALLOW_CD_CODE
77    #include "CD_CODE_VARS.h"
78    #endif
79    #include "GRID.h"
80    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
81    # include "tamc.h"
82    # include "tamc_keys.h"
83    # include "FFIELDS.h"
84    # include "EOS.h"
85    # ifdef ALLOW_KPP
86    #  include "KPP.h"
87    # endif
88    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
89    
90    C     !CALLING SEQUENCE:
91    C     DYNAMICS()
92    C      |
93    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
94    C      |
95    C      |-- CALC_VISCOSITY
96    C      |
97    C      |-- CALC_PHI_HYD  
98    C      |
99    C      |-- MOM_FLUXFORM  
100    C      |
101    C      |-- MOM_VECINV    
102    C      |
103    C      |-- TIMESTEP      
104    C      |
105    C      |-- OBCS_APPLY_UV
106    C      |
107    C      |-- IMPLDIFF      
108    C      |
109    C      |-- OBCS_APPLY_UV
110    C      |
111    C      |-- CALL DEBUG_STATS_RL
112    
113    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
114  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
115  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
116  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
117  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
118        _RL myTime        _RL myTime
119        INTEGER myIter        INTEGER myIter
120          INTEGER myThid
121    
122    C     !LOCAL VARIABLES:
123  C     == Local variables  C     == Local variables
124  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[UV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
125  C     uTrans, vTrans, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  C                                    is "pipelined" in the vertical
126  C     wVel                     o uTrans: Zonal transport  C                                    so we need an fVer for each
127  C                              o vTrans: Meridional transport  C                                    variable.
128  C                              o wTrans: Vertical transport  C     phiHydC    :: hydrostatic potential anomaly at cell center
129  C                              o wVel:   Vertical velocity at upper and lower  C                   In z coords phiHyd is the hydrostatic potential
130  C                                        cell faces.  C                      (=pressure/rho0) anomaly
131  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
132  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
133  C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
134  C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
135  C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
136  C                              o xTerm: Mixing term  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
137  C                              o cTerm: Coriolis term  C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
138  C                              o mTerm: Metric term  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
139  C                              o pTerm: Pressure term  C     jMin, jMax       are applied.
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
 C                                      is "pipelined" in the vertical  
 C                                      so we need an fVer for each  
 C                                      variable.  
 C     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  
 C     jMin, jMax   are applied.  
140  C     bi, bj  C     bi, bj
141  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
142  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
143  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
144        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
145        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
146        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydF (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
147        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
148        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
149        _RL wVel  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
150        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
151        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
152        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
153        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
154        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
155        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
       _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fVerT (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL rhokm1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhokp1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhok  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhotmp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL K13   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K23   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K33   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL KapGM (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL KappaZT(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nz)  
       _RL KappaZS(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nz)  
156    
157        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
158        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
159        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
160        INTEGER i, j        INTEGER i, j
161        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
162    
163    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
164          _RL tmpFld  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
165          LOGICAL  DIAGNOSTICS_IS_ON
166          EXTERNAL DIAGNOSTICS_IS_ON
167    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
168    
169    
170  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
171  C  C
172  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 119  C       "Calculation of Gs" Line 181  C       "Calculation of Gs"
181  C       ===================  C       ===================
182  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
183  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         w = sum_z ( div. u[n] )  
184  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
185    C         b   = b(rho, theta)
186  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
187  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
188  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
189  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
190  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
191  C  C
192  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
193  C       ================================  C       ================================
# Line 148  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 210  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
210  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
211  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
212  C---  C---
213    CEOP
214    
215    C-- Call to routine for calculation of
216    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
217    C   if desired:
218    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
219          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
220    #endif
221    
222    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
223    C--   HPF directive to help TAMC
224    CHPF$ INDEPENDENT
225    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
226    
227          DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
228    
229    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
230    C--    HPF directive to help TAMC
231    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
232    CHPF$&                  ,phiHydF
233    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
234    CHPF$&                  )
235    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
236    
237           DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
238    
239    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
240              act1 = bi - myBxLo(myThid)
241              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
242              act2 = bj - myByLo(myThid)
243              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
244              act3 = myThid - 1
245              max3 = nTx*nTy
246              act4 = ikey_dynamics - 1
247              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
248         &                      + act3*max1*max2
249         &                      + act4*max1*max2*max3
250    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
251    
252  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
253  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
254  C     just ensure that all memory references are to valid floating  C     just ensure that all memory references are to valid floating
255  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
256  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
       DO j=1-OLy,sNy+OLy  
        DO i=1-OLx,sNx+OLx  
         xA(i,j)      = 0. _d 0  
         yA(i,j)      = 0. _d 0  
         uTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         vTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         aTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         xTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,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  
          KappaZT(i,j,k) = 0. _d 0  
         ENDDO  
         rhokm1(i,j)  = 0. _d 0  
         rhok  (i,j)  = 0. _d 0  
         rhokp1(i,j)  = 0. _d 0  
         rhotmp(i,j)  = 0. _d 0  
         maskC (i,j)  = 0. _d 0  
        ENDDO  
       ENDDO  
   
       DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)  
        DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)  
257    
258  C--     Set up work arrays that need valid initial values          DO k=1,Nr
259             DO j=1-OLy,sNy+OLy
260              DO i=1-OLx,sNx+OLx
261               KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
262               KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
263    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
264    cph(
265    c--   need some re-initialisation here to break dependencies
266    cph)
267               gu(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
268               gv(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
269    #endif
270              ENDDO
271             ENDDO
272            ENDDO
273          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
274           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
275            wTrans(i,j)  = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
276            wVel  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
277            wVel  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
278            fVerT(i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
279            fVerT(i,j,2) = 0. _d 0            phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
280            fVerS(i,j,1) = 0. _d 0            phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
281            fVerS(i,j,2) = 0. _d 0            dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
282            fVerU(i,j,1) = 0. _d 0            dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
283            fVerU(i,j,2) = 0. _d 0            phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
284            fVerV(i,j,1) = 0. _d 0            phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
285            fVerV(i,j,2) = 0. _d 0            guDissip(i,j)  = 0. _d 0
286            pH(i,j,1) = 0. _d 0            gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
           K13(i,j,1) = 0. _d 0  
           K23(i,j,1) = 0. _d 0  
           K33(i,j,1) = 0. _d 0  
           KapGM(i,j) = 0. _d 0  
287           ENDDO           ENDDO
288          ENDDO          ENDDO
289    
290          iMin = 1-OLx+1  C--     Start computation of dynamics
291          iMax = sNx+OLx          iMin = 0
292          jMin = 1-OLy+1          iMax = sNx+1
293          jMax = sNy+OLy          jMin = 0
294            jMax = sNy+1
295          K = 1  
296          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nz  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
297    CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
298  C--     Calculate gradient of surface pressure  CADJ &     comlev1_bibj, key = idynkey, byte = isbyte
299          CALL GRAD_PSURF(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
300       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
301       O       pSurfX,pSurfY,  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
302       I       myThid)  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
303            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
304  C--     Update fields in top level according to tendency terms            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
305          CALL CORRECTION_STEP(       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
306       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)       I         etaN,
307         O         phiSurfX,phiSurfY,
308  C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1       I         myThid )                        
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Check static stability with layer below  
 C        and mix as needed.  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
          CALL CONVECT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 C--      Recompute density after mixing  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
309          ENDIF          ENDIF
310    
311  C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
312          CALL CALC_PH(  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
313       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKm1,  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
314       U      pH,  #ifdef ALLOW_KPP
315       I      myThid )  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
316    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
317          DO K=2,Nz  #endif /* ALLOW_KPP */
318    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nz  
   
 C--      Update fields in Kth level according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,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, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--       Check static stability with layer below  
 C         and mix as needed.  
 C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
           CALL CONVECT(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
 C--       Recompute density after mixing  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
          ENDIF  
 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,rhoK,  
      U       pH,  
      I       myThid )  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,  
      O      rhoTmp,  
      I      myThid )  
          CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I             rhoKm1, rhoK, rhotmp,  
      O             K13, K23, K33, KapGM,  
      I             myThid )  
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
            rhoKm1(I,J)=rhoK(I,J)  
           ENDDO  
          ENDDO  
   
         ENDDO ! K  
   
         DO K = Nz, 1, -1  
          kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  
          kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
          kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
   
 C--      Get temporary terms used by tendency routines  
          CALL CALC_COMMON_FACTORS (  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,wVel,maskC,maskUp,  
      I        myThid)  
319    
320    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
321  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
322           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          DO k=1,Nr
323       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,           CALL CALC_VISCOSITY(
324       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
325       O        KappaZT,KappaZS,       O        KappaRU,KappaRV,
326       I        myThid)       I        myThid)
327           ENDDO
328    #endif
329    
330    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
331    CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
332    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
333    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
334    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
335    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
336    
337    C--     Start of dynamics loop
338            DO k=1,Nr
339    
340    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
341    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
342    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
343    
344              km1  = MAX(1,k-1)
345              kp1  = MIN(k+1,Nr)
346              kup  = 1+MOD(k+1,2)
347              kDown= 1+MOD(k,2)
348    
349    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
350             kkey = (idynkey-1)*Nr + k
351    c
352    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
353    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
354    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
355    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
356    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
357    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
358    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
359    
360    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
361    C        phiHyd(z=0)=0
362             CALL CALC_PHI_HYD(
363         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
364         I        theta, salt,
365         U        phiHydF,
366         O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
367         I        myTime, myIter, myThid )
368    
369  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
370    C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
371           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
372            CALL CALC_MOM_RHS(  #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
373       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
374       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,wVel,maskC,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
375       I         pH,       I         dPhiHydX,dPhiHydY,KappaRU,KappaRV,
376       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       U         fVerU, fVerV,
377       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,       I         myTime, myIter, myThid)
378       I         myThid)  #endif
379           ENDIF  #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
380               IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
381         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
382         I         dPhiHydX,dPhiHydY,KappaRU,KappaRV,
383         U         fVerU, fVerV,
384         O         guDissip, gvDissip,
385         I         myTime, myIter, myThid)
386    #endif
387               CALL TIMESTEP(
388         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
389         I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
390         I         guDissip, gvDissip,
391         I         myTime, myIter, myThid)
392    
393    #ifdef   ALLOW_OBCS
394    C--      Apply open boundary conditions
395               IF (useOBCS) THEN
396                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
397               ENDIF
398    #endif   /* ALLOW_OBCS */
399    
 C--      Calculate active tracer tendencies  
          IF ( tempStepping ) THEN  
           CALL CALC_GT(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,  
      I         K13,K23,KappaZT,KapGM,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,  
      I         myThid)  
          ENDIF  
          IF ( saltStepping ) THEN  
           CALL CALC_GS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,  
      I         K13,K23,KappaZS,KapGM,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,  
      I         myThid)  
400           ENDIF           ENDIF
401    
402  C--      Prediction step (step forward all model variables)  
403           CALL TIMESTEP(  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
404       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,          ENDDO
405       I       myThid)  
406    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
407  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  #ifdef INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE
408           CALL DIV_G(          IF ( momImplVertAdv ) THEN
409       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
410       I       xA,yA,       I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
411       I       myThid)            CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
412         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
413          ENDDO ! K          ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
414    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
415  C--     Implicit diffusion          IF     ( implicitViscosity ) THEN
416          IF (implicitDiffusion) THEN  #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
417           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
418       I                  KappaZT,KappaZS,  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
419       I                  myThid )  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
420    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
421              CALL IMPLDIFF(
422         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
423         I         0, KappaRU,recip_HFacW,
424         U         gU,
425         I         myThid )
426    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
427    CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
428    CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
429    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
430              CALL IMPLDIFF(
431         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
432         I         0, KappaRV,recip_HFacS,
433         U         gV,
434         I         myThid )
435            ENDIF
436    
437    #ifdef   ALLOW_OBCS
438    C--      Apply open boundary conditions
439            IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
440               DO K=1,Nr
441                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
442               ENDDO
443            ENDIF
444    #endif   /* ALLOW_OBCS */
445    
446    #ifdef    ALLOW_CD_CODE
447            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
448    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
449    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
450    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
451              CALL IMPLDIFF(
452         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
453         I         0, KappaRU,recip_HFacW,
454         U         vVelD,
455         I         myThid )
456    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
457    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
458    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
459              CALL IMPLDIFF(
460         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
461         I         0, KappaRV,recip_HFacS,
462         U         uVelD,
463         I         myThid )
464          ENDIF          ENDIF
465    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
466    C--     End implicit Vertical advection & viscosity
467    
468         ENDDO         ENDDO
469        ENDDO        ENDDO
470    
471  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifdef ALLOW_OBCS
472  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        IF (useOBCS) THEN
473        write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
474       &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:))        ENDIF
475        write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),  #endif
476       &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:))  
477        write(0,*) 'dynamics: wVel(1) ',  C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
478       &            minval(wVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=wVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),  
479       &            maxval(wVel(1:sNx,1:sNy,1))  Cml(
480        write(0,*) 'dynamics: wVel(2) ',  C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
481       &            minval(wVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=wVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),  C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
482       &            maxval(wVel(1:sNx,1:sNy,2))  C     has to be removed by something like the following subroutine:
483  cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),  C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
484  cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))  C     &                'phiHydLow', myThid )
485  cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),  Cml)
486  cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))  
487  cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),  #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
488  cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))        IF ( usediagnostics ) THEN
489  C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
490  C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
491  C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0,1,0,1,1,myThid)
492  C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
493  C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         IF ( DIAGNOSTICS_IS_ON('PHIBOTSQ',myThid) ) THEN
494  C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))          DO bj = myByLo(myThid), myByHi(myThid)
495  C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),           DO bi = myBxLo(myThid), myBxHi(myThid)
496  C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))            DO j = 1,sNy
497        write(0,*) 'dynamics: pH ',minval(pH/(Gravity*Rhonil),mask=ph.NE.0.),             DO i = 1,sNx
498       &                           maxval(pH/(Gravity*Rhonil))               tmpFld(i,j) = phiHydLow(i,j,bi,bj)*phiHydLow(i,j,bi,bj)
499               ENDDO
500              ENDDO
501              CALL DIAGNOSTICS_FILL(tmpFld,'PHIBOTSQ',0,1,2,bi,bj,myThid)
502             ENDDO
503            ENDDO
504           ENDIF
505    
506          ENDIF
507    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
508          
509    #ifdef ALLOW_DEBUG
510          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
511           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
512           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
513           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
514           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
515           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
516           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
517           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
518           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
519           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
520           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
521    #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
522           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
523           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
524           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
525           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
526    #endif
527          ENDIF
528    #endif
529    
530        RETURN        RETURN
531        END        END
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