/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.51 by heimbach, Wed Jun 21 20:46:31 2000 UTC revision 1.66 by heimbach, Sun Mar 25 22:33:52 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
# Line 20  C     | ===== Line 21  C     | =====
21  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
22  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
23  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
 c  
 c     changed: Patrick Heimbach heimbach@mit.edu 6-Jun-2000  
 c              - computation of ikey wrong for nTx,nTy > 1  
 c                and/or nsx,nsy > 1: act1 and act2 were  
 c                mixed up.  
   
24        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
25    
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
32    
33  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34  #include "tamc.h"  # include "tamc.h"
35  #include "tamc_keys.h"  # 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  #endif
45    
46  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
# Line 53  C     == Local variables Line 55  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, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
57  C                              transport  C                              transport
58  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
59  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
60  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  
 C                                        lower cell faces.  
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     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
 C                      below.  
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
68  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
69  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
70  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
71  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
72  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
73  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
74  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
75  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
76  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
77  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
78  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
79  C     bi, bj  C     bi, bj
80  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
81  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
82  C                      index 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 rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
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)
       _RL aTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL xTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL cTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
90        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
91        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
92        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
95        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhokp1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
96        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
97        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
98        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
99        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
100        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
101        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 129  C                      index into fVerTe Line 104  C                      index into fVerTe
104        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
105        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
106    
107  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
108        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 #endif  
109    
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
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
       INTEGER    isbyte  
       PARAMETER( isbyte = 4 )  
   
       INTEGER act1, act2, act3, act4  
       INTEGER max1, max2, max3  
       INTEGER iikey, kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif  
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  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
123  C  C
124  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 163  C Line 132  C
132  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
133  C       ===================  C       ===================
134  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
135  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
136  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
137  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
138  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
139  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
140  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
141  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
142  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
143  C  C
144  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
145  C       ================================  C       ================================
# Line 198  C--- Line 166  C---
166  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
167  C--   dummy statement to end declaration part  C--   dummy statement to end declaration part
168        ikey = 1        ikey = 1
169  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
170    
171  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
172  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 211  C     uninitialised but inert locations. Line 179  C     uninitialised but inert locations.
179          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
180          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
181          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
182          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
183          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
184           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
185           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
186           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 228  C     uninitialised but inert locations. Line 189  C     uninitialised but inert locations.
189          ENDDO          ENDDO
190          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
191          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
         rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0  
         rhoTMP (i,j) = 0. _d 0  
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
192          maskC  (i,j) = 0. _d 0          maskC  (i,j) = 0. _d 0
193            phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
194            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
195         ENDDO         ENDDO
196        ENDDO        ENDDO
197    
198    
199  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
200  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
201  !HPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
202  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
203    
204        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
205    
206  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
207  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
208  !HPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
209  !HPF$&                  ,phiHyd,  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
210  !HPF$&                  ,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
211  !HPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  )
212  !HPF$&                  )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
213    
214         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
215    
# Line 270  C--    HPF directive to help TAMC Line 228  C--    HPF directive to help TAMC
228            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
229       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
230       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
231  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
232    
233  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
234          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
235           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
236            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            rTrans(i,j)   = 0. _d 0
           rVel  (i,j,1) = 0. _d 0  
           rVel  (i,j,2) = 0. _d 0  
237            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
238            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
239            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 286  C--     Set up work arrays that need val Line 242  C--     Set up work arrays that need val
242            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
243            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
244            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
245           ENDDO           ENDDO
246          ENDDO          ENDDO
247    
248          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
249           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
250            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
251  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
252             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
253             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
254             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
255            ENDDO            ENDDO
# Line 308  C--     Set up work arrays that need val Line 262  C--     Set up work arrays that need val
262          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
263    
264    
         K = 1  
         BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       etaSurfX,etaSurfY,  
      I       myThid)  
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
            CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K, myThid )  
         END IF  
 #endif  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Update fields in layer below according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
          END IF  
 #endif  
         ENDIF  
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 #endif  
   
         IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &     ) THEN  
 C--      Check static stability with layer below  
 C--      and mix as needed.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL CONVECT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
   
 #endif  
   
 C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) CALL CALC_IVDC(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
 CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
   
 C--      Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
 #endif  
         ENDIF  
 C--     Calculate buoyancy  
         CALL CALC_BUOYANCY(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,  
      O      buoyKm1,  
      I      myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--     phiHyd(z=0)=0  
         CALL CALC_PHI_HYD(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyKm1,  
      U      phiHyd,  
      I      myThid )  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO K=2,Nr  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  
 #endif  
   
          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--       Update fields in layer below according to tendency terms  
           CALL CORRECTION_STEP(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,  
      I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
           IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt(:,:,k,bi,bj)   = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif  
              CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, K+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          ENDIF  
 #endif  
   
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
 #endif  
          IF (       (.NOT. BOTTOM_LAYER)  
      &      ) THEN  
 C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  
 C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #endif  
   
265  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
266  CADJ STORE rhok  (:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
267  CADJ STORE rhoKm1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
268  CADJ STORE rhoKp1(:,:)   = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE uvel(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
269  #endif  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
270    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
271  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
272            CALL CONVECT(  C--     Start of diagnostic loop
273       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,          DO k=Nr,1,-1
274       U        ConvectCount,  
275       I        myTime,myIter,myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
276  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
277  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  C? Do we still need this?
278  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  cph kkey formula corrected.
279  CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
280  CADJ &     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte           kkey = (ikey-1)*Nr + k
281  #endif  CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k , key = kkey, byte = isbyte
282  #endif  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k , key = kkey, byte = isbyte
283    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
284  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  
285           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
286              CALL CALC_IVDC(            CALL INTEGRATE_FOR_W(
287       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
288       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       O                         wVel,
289       I       myTime,myIter,myThid)       I                         myThid )
290  CRG: do we need do store STORE KappaRT, KappaRS ?  
291           END IF  #ifdef    ALLOW_OBCS
292    #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
293  C--       Recompute density after mixing  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
294  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
295            CALL FIND_RHO(              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
296       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,            ENDIF
297       O       rhoK,  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
298       I       myThid )  #endif    /* ALLOW_OBCS */
299  #endif  
300           ENDIF  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
301  C--      Calculate buoyancy  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
302           CALL CALC_BUOYANCY(  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
303       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
304       O       buoyK,              CALL FIND_RHO(
305       I       myThid )       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
306  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of       I        theta, salt,
307  C--      phiHyd(z=0)=0       O        rhoK,
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
308       I        myThid )       I        myThid )
309  C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation              IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
310  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
311           CALL FIND_RHO(       I        theta, salt,
312       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,       O        rhoKm1,
      O        rhoTmp,  
313       I        myThid )       I        myThid )
314  #endif              CALL GRAD_SIGMA(
315           CALL GRAD_SIGMA(       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
316       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,       I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
317       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
318       I             myThid )       I             myThid )
319              ENDIF
320    
321    C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
322    c ==> should use sigmaR !!!
323              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
324                CALL CALC_IVDC(
325         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
326         I        rhoKm1, rhoK,
327         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
328         I        myTime, myIter, myThid)
329              ENDIF
330    
331           DO J=jMin,jMax  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
           ENDDO  
          ENDDO  
332          ENDDO          ENDDO
 C--     end of k loop  
333    
334  #ifdef ALLOW_GMREDI  #ifdef  ALLOW_OBCS
335    C--     Calculate future values on open boundaries
336            IF (useOBCS) THEN
337              CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
338         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
339         I            myThid )
340            ENDIF
341    #endif  /* ALLOW_OBCS */
342    
343    C--     Determines forcing terms based on external fields
344    C       relaxation terms, etc.
345            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
346         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
347         I             myThid )
348    
349    #ifdef  ALLOW_GMREDI
350    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
351            IF (useGMRedi) THEN
352              DO k=1,Nr
353                CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
354         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
355         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
356         I             myThid )
357              ENDDO
358  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
359  CADJ STORE rhoTmp(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte          ELSE
360  CADJ STORE rhok  (:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            DO k=1, Nr
361  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
362  #endif       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
         DO K=1, Nr  
          IF (use_GMRedi) CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
363       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
364       I             myThid )       I             myThid )
365          ENDDO            ENDDO
366  #endif  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
367            ENDIF
368    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
369    
370    #ifdef  ALLOW_KPP
371    C--     Compute KPP mixing coefficients
372            IF (useKPP) THEN
373              CALL KPP_CALC(
374         I                  bi, bj, myTime, myThid )
375    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
376            ELSE
377              DO j=1-OLy,sNy+OLy
378                DO i=1-OLx,sNx+OLx
379                  KPPhbl (i,j,bi,bj) = 1.0
380                  KPPfrac(i,j,bi,bj) = 0.0
381                  DO k = 1,Nr
382                     KPPghat   (i,j,k,bi,bj) = 0.0
383                     KPPviscAz (i,j,k,bi,bj) = viscAz
384                     KPPdiffKzT(i,j,k,bi,bj) = diffKzT
385                     KPPdiffKzS(i,j,k,bi,bj) = diffKzS
386                  ENDDO
387                ENDDO
388              ENDDO
389    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
390            ENDIF
391    
392  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
393  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)
394  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
395  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
396  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj)  = comlev1_2d, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
397  #endif  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
398    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
399    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
400    
401    #endif  /* ALLOW_KPP */
402    
403    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
404    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
405    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
406    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
407    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
408    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
409    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
410    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
411    
412    #ifdef ALLOW_AIM
413    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
414    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
415            IF ( useAIM ) THEN
416             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
417             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
418             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
419            ENDIF
420    #endif /* ALLOW_AIM */
421    
 #ifdef ALLOW_KPP  
 C--     Compute KPP mixing coefficients  
         CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
         CALL KPP_CALC(  
      I               bi, bj, myTime, myThid )  
         CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
 #endif  
422    
423  C--     Start of upward loop  C--     Start of thermodynamics loop
424          DO K = Nr, 1, -1          DO k=Nr,1,-1
425    
426           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
427           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
428           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  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  
429    
430  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            km1  = MAX(1,k-1)
431           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1            kup  = 1+MOD(k+1,2)
432  #endif            kDown= 1+MOD(k,2)
433    
434  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            iMin = 1-OLx+2
435  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            iMax = sNx+OLx-1
436  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            jMin = 1-OLy+2
437  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte            jMax = sNy+OLy-1
438  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
439  #endif  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
440    C? Patrick Is this formula correct?
441    cph Yes, but I rewrote it.
442    cph Also, the KappaR? need the index k!
443             kkey = (ikey-1)*Nr + k
444    CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
445    CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
446    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
447    
448  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
449           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
450       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,
451       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskC,maskUp,
452       I        myThid)       I        myThid)
453    
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, K, Kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
   
454  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
455  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
456           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
457       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
458       I        maskC,maskUp,       I        maskC,maskup,
459       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
460       I        myThid)       I        myThid)
461  #endif  #endif
462  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
463           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
464            CALL CALC_MOM_RHS(  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,  
      I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myTime, myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 #ifdef INCLUDE_CD_CODE  
          ELSE  
             DO j=1-OLy,sNy+OLy  
                DO i=1-OLx,sNx+OLx  
                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                END DO  
             END DO  
 #endif  
 #endif  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
465           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
466            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
467       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
468       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
469       I         KappaRT,       I         KappaRT,
470       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
471       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
472               CALL TIMESTEP_TRACER(
473         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
474         I         theta, gT,
475         U         gTnm1,
476         I         myIter, myThid)
477           ENDIF           ENDIF
478           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
479            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
480       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
481       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
482       I         KappaRS,       I         KappaRS,
483       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
484       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
485               CALL TIMESTEP_TRACER(
486         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
487         I         salt, gS,
488         U         gSnm1,
489         I         myIter, myThid)
490           ENDIF           ENDIF
491  #ifdef ALLOW_OBCS  
492  C--      Calculate future values on open boundaries  #ifdef   ALLOW_OBCS
          IF (openBoundaries) THEN  
 Caja      CALL CYCLE_OBCS( K, bi, bj, myThid )  
           CALL SET_OBCS( K, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
 C--      Prediction step (step forward all model variables)  
          CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
493  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
494           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
495  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC             CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif  
             CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, K, myThid )  
496           END IF           END IF
497  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
498    
499  C--      Freeze water  C--      Freeze water
500           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
501  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
502  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj)  = comlev1_3d, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
503  #endif  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
504              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
505                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
506           END IF           END IF
507    
508  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
509  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields          ENDDO
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
 #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
   
510    
         ENDDO ! K  
511    
512  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
513             maximpl = 6  C? Patrick? What about this one?
514             iikey = (ikey-1)*maximpl  cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
515  #endif  cph since storing occurs on different tape for each
516    cph impldiff call anyways.
517    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
518    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
519            iikey = (ikey-1)*maximpl
520    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
521    
522  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
523          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
# Line 729  C--     Implicit diffusion Line 525  C--     Implicit diffusion
525           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
526  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
527              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
528  #endif  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
529    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
530              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
531       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
532       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
533       U         gTNm1,       U         gTNm1,
534       I         myThid )       I         myThid )
535           END IF           ENDIF
536    
537           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
538  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
539           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
540  #endif  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
541    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
542              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
543       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
544       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
545       U         gSNm1,       U         gSNm1,
546       I         myThid )       I         myThid )
547             ENDIF
548    
549    #ifdef   ALLOW_OBCS
550    C--      Apply open boundary conditions
551             IF (useOBCS) THEN
552               DO K=1,Nr
553                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
554               ENDDO
555           END IF           END IF
556    #endif   /* ALLOW_OBCS */
557    
558          ENDIF ! implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
559            ENDIF
560    
561  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
562          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
563            iMax = sNx+OLx-1
564            jMin = 1-OLy+2
565            jMax = sNy+OLy-1
566    
567    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
568    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
569            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
570              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
571         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
572         I         etaN,
573         O         phiSurfX,phiSurfY,
574         I         myThid )                        
575            ENDIF
576    
577           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
578  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
579           idkey = iikey + 3  
580  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
581    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
582    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
583    
584              km1  = MAX(1,k-1)
585              kup  = 1+MOD(k+1,2)
586              kDown= 1+MOD(k,2)
587    
588    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
589    C        phiHyd(z=0)=0
590    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
591             IF (staggerTimeStep) THEN
592               CALL CALC_PHI_HYD(
593         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
594         I        gTnm1, gSnm1,
595         U        phiHyd,
596         I        myThid )
597             ELSE
598               CALL CALC_PHI_HYD(
599         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
600         I        theta, salt,
601         U        phiHyd,
602         I        myThid )
603             ENDIF
604    
605    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
606    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
607             IF ( momStepping ) THEN
608               CALL CALC_MOM_RHS(
609         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
610         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
611         U         fVerU, fVerV,
612         I         myTime, myThid)
613               CALL TIMESTEP(
614         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
615         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
616         I         myIter, myThid)
617    
618    #ifdef   ALLOW_OBCS
619    C--      Apply open boundary conditions
620             IF (useOBCS) THEN
621               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
622             END IF
623    #endif   /* ALLOW_OBCS */
624    
625    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
626    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
627             ELSE
628               DO j=1-OLy,sNy+OLy
629                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
630                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
631                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
632                 END DO
633               END DO
634    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
635    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
636             ENDIF
637    
638    
639    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
640            ENDDO
641    
642    
643    
644    C--     Implicit viscosity
645            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
646    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
647              idkey = iikey + 3
648    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
649    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
650            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
651       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
652       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
653       U         gUNm1,       U         gUNm1,
654       I         myThid )       I         myThid )
655  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
656           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
657  #endif  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
658    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
659            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
660       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
661       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
662       U         gVNm1,       U         gVNm1,
663       I         myThid )       I         myThid )
664    
665  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
666    C--      Apply open boundary conditions
667             IF (useOBCS) THEN
668               DO K=1,Nr
669                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
670               ENDDO
671             END IF
672    #endif   /* ALLOW_OBCS */
673    
674  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
675           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
676  #endif            idkey = iikey + 5
677    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
678    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
679            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
680       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
681       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
682       U         vVelD,       U         vVelD,
683       I         myThid )       I         myThid )
684  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
685          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
686  #endif  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
687    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
688            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
689       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
690       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
691       U         uVelD,       U         uVelD,
692       I         myThid )       I         myThid )
693    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
694  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
695            ENDIF
          ENDIF ! momStepping  
         ENDIF ! implicitViscosity  
696    
697    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
698    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
699    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
700    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
701    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
702    c       ENDIF
703    Cjmc(end)
704    
705    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
706            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
707              CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,
708         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
709              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
710                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
711         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
712              ENDIF
713            ENDIF
714    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
715    
716         ENDDO         ENDDO
717        ENDDO        ENDDO
718    
 C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  
 C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),  
 C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)  
 C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),  
 C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)  
 C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',  
 C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),  
 C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)  
 C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',  
 C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),  
 C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)  
 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: phiHyd ',minval(phiHyd/(Gravity*Rhonil),mask=phiHyd.NE.0.),  
 C    &                           maxval(phiHyd/(Gravity*Rhonil))  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gU, ' GU exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gV, ' GV exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
   
   
719        RETURN        RETURN
720        END        END
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