/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.20 by cnh, Mon Jun 15 05:17:42 1998 UTC revision 1.83.4.4 by dimitri, Wed Feb 19 22:43:51 2003 UTC
# Line 1  Line 1 
 C $Header$  
1    
2  #include "CPP_EEOPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
3    
4    CBOP
5    C     !ROUTINE: DYNAMICS
6    C     !INTERFACE:
7        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
8  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
9  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
10  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
11  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
12  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
13  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
14  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
15  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
16  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
17  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
18  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
19  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
20  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
21  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
22  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
23  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
24  C     \==========================================================/  C     | =================
25    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
26    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
27    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
28    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
29    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
30    C     |
31    C     | "Calculation of Gs"
32    C     | ===================
33    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
34    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
35    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
36    C     |   b   = b(rho, theta)
37    C     |   K31 = K31 ( rho )
38    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
39    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
40    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
41    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
42    C     |
43    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
44    C     | ================================
45    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
46    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
47    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
48    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
49    C     | later with a surface pressure gradient.
50    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
51    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
52    C     | is also *only* a prediction.
53    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
54    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
55    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
56    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
57    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
58    C     | With implicit diffusion:
59    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
60    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
61    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
62    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
63    C     |
64    C     *==========================================================*
65    C     \ev
66    C     !USES:
67          IMPLICIT NONE
68  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
69  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
70  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
71  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
72  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
73    #include "GRID.h"
74    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
75    #include "TR1.h"
76    #endif
77    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
78    # include "tamc.h"
79    # include "tamc_keys.h"
80    # include "FFIELDS.h"
81    # ifdef ALLOW_KPP
82    #  include "KPP.h"
83    # endif
84    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
85    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
86    #include "TIMEAVE_STATV.h"
87    #endif
88    
89    C     !CALLING SEQUENCE:
90    C     DYNAMICS()
91    C      |
92    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
93    C      |
94    C      |-- CALC_VISCOSITY
95    C      |
96    C      |-- CALC_PHI_HYD  
97    C      |
98    C      |-- MOM_FLUXFORM  
99    C      |
100    C      |-- MOM_VECINV    
101    C      |
102    C      |-- TIMESTEP      
103    C      |
104    C      |-- OBCS_APPLY_UV
105    C      |
106    C      |-- IMPLDIFF      
107    C      |
108    C      |-- OBCS_APPLY_UV
109    C      |
110    C      |-- CALL TIMEAVE_CUMUL_1T
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[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     uTrans, vTrans, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  
 C     wVel                     o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o wTrans: Vertical transport  
 C                              o wVel:   Vertical velocity at upper and lower  
 C                                        cell faces.  
 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  
125  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
126  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
127  C                                      variable.  C                                      variable.
128  C     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
129  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
130    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
131    C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
132    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
133    C                      surface height anomaly.
134    C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
135    C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
136    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
137    C     jMin, jMax       are applied.
138  C     bi, bj  C     bi, bj
139  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
140  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
141  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
142        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
143        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
144        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
145        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
146        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
147        _RL wVel  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
148        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
149        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
150        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
151        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
152        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
153        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaR  (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)  
154    
155        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
156        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
157        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
158        INTEGER i, j        INTEGER i, j
159        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
160    
161    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
162    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
163    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
164    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
165    Cjmc(end)
166    
167  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
168  C  C
169  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 119  C       "Calculation of Gs" Line 178  C       "Calculation of Gs"
178  C       ===================  C       ===================
179  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
180  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         w = sum_z ( div. u[n] )  
181  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
182    C         b   = b(rho, theta)
183  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
184  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
185  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
186  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
187  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
188  C  C
189  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
190  C       ================================  C       ================================
# Line 148  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 207  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
207  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
208  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
209  C---  C---
210    CEOP
211    
212  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
213  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 156  C     point numbers. This prevents spuri Line 216  C     point numbers. This prevents spuri
216  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
217        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
218         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
219          xA(i,j)      = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
220          yA(i,j)      = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
221          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
222          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          phiSurfY(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  
223         ENDDO         ENDDO
224        ENDDO        ENDDO
225    
226    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
227    C--   HPF directive to help TAMC
228    CHPF$ INDEPENDENT
229    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
230    
231        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
232    
233    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
234    C--    HPF directive to help TAMC
235    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
236    CHPF$&                  ,phiHyd
237    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
238    CHPF$&                  )
239    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
240    
241         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
242    
243    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
244              act1 = bi - myBxLo(myThid)
245              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
246              act2 = bj - myByLo(myThid)
247              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
248              act3 = myThid - 1
249              max3 = nTx*nTy
250              act4 = ikey_dynamics - 1
251              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
252         &                      + act3*max1*max2
253         &                      + act4*max1*max2*max3
254    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
255    
256  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
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            wTrans(i,j)  = 0. _d 0            DO k=1,Nr
260            wVel  (i,j,1) = 0. _d 0             phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
261            wVel  (i,j,2) = 0. _d 0             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
262            fVerT(i,j,1) = 0. _d 0             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
263            fVerT(i,j,2) = 0. _d 0            ENDDO
264            fVerS(i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
265            fVerS(i,j,2) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
266            fVerU(i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
267            fVerU(i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
           fVerV(i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerV(i,j,2) = 0. _d 0  
           pH(i,j,1) = 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  
268           ENDDO           ENDDO
269          ENDDO          ENDDO
270    
271          iMin = 1-OLx+1  C--     Start computation of dynamics
272          iMax = sNx+OLx          iMin = 1-OLx+2
273          jMin = 1-OLy+1          iMax = sNx+OLx-1
274          jMax = sNy+OLy          jMin = 1-OLy+2
275            jMax = sNy+OLy-1
276          K = 1  
277          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nz  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
278    CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
279  C--     Calculate gradient of surface pressure  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
280          CALL GRAD_PSURF(  
281       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
282       O       pSurfX,pSurfY,  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
283       I       myThid)          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
284              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
285  C--     Update fields in top level according to tendency terms       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
286          CALL CORRECTION_STEP(       I         etaN,
287       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)       O         phiSurfX,phiSurfY,
288         I         myThid )                        
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
         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 )  
289          ENDIF          ENDIF
290    
291  C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
292          CALL CALC_PH(  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
293       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKm1,  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
294       U      pH,  #ifdef ALLOW_KPP
295       I      myThid )  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
296    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
297          DO K=2,Nz  #endif /* ALLOW_KPP */
298    #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)  
299    
300    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
301  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
302           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          DO k=1,Nr
303       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,           CALL CALC_VISCOSITY(
304       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
305       O        KappaZT,KappaZS,       O        KappaRU,KappaRV,
306       I        myThid)       I        myThid)
307           ENDDO
308    #endif
309    
310  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C--     Start of dynamics loop
311           IF ( momStepping ) THEN          DO k=1,Nr
           CALL CALC_MOM_RHS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,wVel,maskC,  
      I         pH,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myThid)  
          ENDIF  
312    
313  C--      Calculate active tracer tendencies  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
314           IF ( tempStepping ) THEN  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
315            CALL CALC_GT(  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
316       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
317       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,            km1  = MAX(1,k-1)
318       I         K13,K23,KappaZT,KapGM,            kp1  = MIN(k+1,Nr)
319       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,            kup  = 1+MOD(k+1,2)
320       I         myThid)            kDown= 1+MOD(k,2)
321    
322    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
323             kkey = (ikey-1)*Nr + k
324    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
325    
326    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
327    C        phiHyd(z=0)=0
328    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
329             IF (staggerTimeStep) THEN
330               CALL CALC_PHI_HYD(
331         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
332         I        gT, gS,
333         U        phiHyd,
334         I        myThid )
335             ELSE
336               CALL CALC_PHI_HYD(
337         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
338         I        theta, salt,
339         U        phiHyd,
340         I        myThid )
341           ENDIF           ENDIF
342           IF ( saltStepping ) THEN  
343            CALL CALC_GS(  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
344       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
345       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,           IF ( momStepping ) THEN
346       I         K13,K23,KappaZS,KapGM,  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
347       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
348       I         myThid)       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
349         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
350         U         fVerU, fVerV,
351         I         myTime, myIter, myThid)
352    #endif
353    #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
354               IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
355         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
356         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
357         U         fVerU, fVerV,
358         I         myTime, myIter, myThid)
359    #endif
360               CALL TIMESTEP(
361         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
362         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
363         I         myIter, myThid)
364    
365    #ifdef   ALLOW_OBCS
366    C--      Apply open boundary conditions
367             IF (useOBCS) THEN
368               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
369             END IF
370    #endif   /* ALLOW_OBCS */
371    
372    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
373    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
374             ELSE
375               DO j=1-OLy,sNy+OLy
376                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
377                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
378                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
379                 END DO
380               END DO
381    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
382    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
383           ENDIF           ENDIF
384    
385  C--      Prediction step (step forward all model variables)  
386           CALL TIMESTEP(  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
387       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,          ENDDO
388       I       myThid)  
389    
390  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  
391           CALL DIV_G(  C--     Implicit viscosity
392       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
393       I       xA,yA,  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
394       I       myThid)  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
395    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
396          ENDDO ! K            CALL IMPLDIFF(
397         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
398  C--     Implicit diffusion       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
399          IF (implicitDiffusion) THEN       U         gUNm1,
400           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         myThid )
401       I                  KappaZT,KappaZS,  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
402       I                  myThid )  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
403    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
404              CALL IMPLDIFF(
405         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
406         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
407         U         gVNm1,
408         I         myThid )
409    
410    #ifdef   ALLOW_OBCS
411    C--      Apply open boundary conditions
412             IF (useOBCS) THEN
413               DO K=1,Nr
414                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
415               ENDDO
416             END IF
417    #endif   /* ALLOW_OBCS */
418    
419    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
420    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
421    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
422    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
423              CALL IMPLDIFF(
424         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
425         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
426         U         vVelD,
427         I         myThid )
428    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
429    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
430    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
431              CALL IMPLDIFF(
432         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
433         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
434         U         uVelD,
435         I         myThid )
436    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
437    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
438          ENDIF          ENDIF
439    
440    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
441    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
442    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
443    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
444    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
445    c       ENDIF
446    Cjmc(end)
447    
448    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
449            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
450              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
451         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
452            ENDIF
453    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
454    
455         ENDDO         ENDDO
456        ENDDO        ENDDO
457    
458  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
459  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
460  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)
461  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
462  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)
463  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
464  C     write(0,*) 'dynamics: wVel(1) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
465  C    &            minval(wVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=wVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
466  C    &            maxval(wVel(1:sNx,1:sNy,1))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
467  C     write(0,*) 'dynamics: wVel(2) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
468  C    &            minval(wVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=wVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
469  C    &            maxval(wVel(1:sNx,1:sNy,2))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
470  cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
471  cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
472  cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
473  cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
474  cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),        ENDIF
475  cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))  #endif
 C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: pH ',minval(pH/(Gravity*Rhonil),mask=ph.NE.0.),  
 C    &                           maxval(pH/(Gravity*Rhonil))  
476    
477        RETURN        RETURN
478        END        END

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