/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.56 by heimbach, Mon Jan 29 20:05:46 2001 UTC revision 1.63 by jmc, Tue Feb 20 15:06:21 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 33  C     == Global variables === Line 34  C     == Global variables ===
34  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
35  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
36  # include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
 # include "FFIELDS.h"  
 # ifdef ALLOW_KPP  
 #  include "KPP.h"  
 # endif  
 # ifdef ALLOW_GMREDI  
 #  include "GMREDI.h"  
 # endif  
37  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
38    
39    #ifdef ALLOW_KPP
40    # include "KPP.h"
41    #endif
42    
43    #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE
44    #include "AVER.h"
45    #endif
46    
47  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
48  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
49  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 54  C     == Local variables Line 56  C     == Local variables
56  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
57  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
58  C                              transport  C                              transport
59  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
60  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
61  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  
 C                                        lower cell faces.  
62  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells
63  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C                              o maskUp: land/water mask for W points
64  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  
65  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
66  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
67  C                                      variable.  C                                      variable.
68  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.  
69  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
70  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
71  C                      pressure anomaly  C                      pressure anomaly
72  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
73  C                      surface height  C                      surface height
74  C                      anomaly.  C                      anomaly.
75  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
76  C     etaSurfY  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
77  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
78  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
79  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
# Line 99  C                      index into fVerTe Line 87  C                      index into fVerTe
87        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _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)  
90        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
91        _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)  
92        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
95        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
97        _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)  
98        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
99        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
100        _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)  
101        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 130  C                      index into fVerTe Line 106  C                      index into fVerTe
106        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
107        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
108    
109  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
 C #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
110        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 C #endif  
111    
112        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
113        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
114        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
115        INTEGER i, j        INTEGER i, j
116        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
117    
118    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
119    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
120    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
121    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
122    Cjmc(end)
123    
124  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
125        INTEGER    isbyte        INTEGER    isbyte
126        PARAMETER( isbyte = 4 )        PARAMETER( isbyte = 4 )
# Line 166  C       "Calculation of Gs" Line 145  C       "Calculation of Gs"
145  C       ===================  C       ===================
146  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
147  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
148  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
149  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
150  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
151  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
152  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
153  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
154  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
155  C  C
156  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
157  C       ================================  C       ================================
# Line 202  C--   dummy statement to end declaration Line 180  C--   dummy statement to end declaration
180        ikey = 1        ikey = 1
181  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
182    
   
183  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
184  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
185  C     just ensure that all memory references are to valid floating  C     just ensure that all memory references are to valid floating
# Line 214  C     uninitialised but inert locations. Line 191  C     uninitialised but inert locations.
191          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
192          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
193          vTrans(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  
194          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
195           phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
196           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
197           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
198           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 231  C     uninitialised but inert locations. Line 201  C     uninitialised but inert locations.
201          ENDDO          ENDDO
202          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
203          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  
204          maskC  (i,j) = 0. _d 0          maskC  (i,j) = 0. _d 0
205            phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
206            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
207         ENDDO         ENDDO
208        ENDDO        ENDDO
209    
# Line 249  CHPF$ INDEPENDENT Line 217  CHPF$ INDEPENDENT
217    
218  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
219  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
220  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
221  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA
222  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
223  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
# Line 278  C--     Set up work arrays that need val Line 246  C--     Set up work arrays that need val
246          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
247           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
248            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  
249            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
250            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
251            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 288  C--     Set up work arrays that need val Line 254  C--     Set up work arrays that need val
254            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
255            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
256            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
257           ENDDO           ENDDO
258          ENDDO          ENDDO
259    
260          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
261           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
262            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
263  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
264             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
265             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
266             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
267            ENDDO            ENDDO
# Line 309  C--     Set up work arrays that need val Line 273  C--     Set up work arrays that need val
273          jMin = 1-OLy+1          jMin = 1-OLy+1
274          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
275    
         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_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
            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_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             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_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
         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+1,bi,bj) = comlev1_bibj  
 CADJ &   , key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj) = comlev1_bibj  
 CADJ &   , key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k+1, k, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
   
          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_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #endif  
   
 C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL CALC_IVDC(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
          ENDIF  
   
 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 )  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
         IF ( useGMRedi ) THEN  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
         ELSE  
          DO j=1-OLy,sNy+OLy  
           DO i=1-OLx,sNx+OLx  
            sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0  
            sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0  
            sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0  
           ENDDO  
          ENDDO  
         ENDIF  
 #endif  
276    
277  C--     Start of downward loop  C--     Start of diagnostic loop
278          DO k=2,Nr          DO k=Nr,1,-1
279    
280  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
281    C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
282    C? Do we still need this?
283           kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1           kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1
284  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
285    
286           BOTTOM_LAYER = k .EQ. Nr  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
287              CALL INTEGRATE_FOR_W(
288  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
289           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN       O                         wVel,
290  C--       Update fields in layer below according to tendency terms       I                         myThid )
291            CALL CORRECTION_STEP(  
292       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,  #ifdef    ALLOW_OBCS
293       I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
294  #ifdef ALLOW_OBCS  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
295            IF (openBoundaries) THEN            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
296  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
297  CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k            ENDIF
298  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
299  CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  #endif    /* ALLOW_OBCS */
300  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
301  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
302  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
303  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
304  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
305  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */              CALL FIND_RHO(
306               CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, k+1, myThid )       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
307            END IF       I        theta, salt,
308  #endif       O        rhoK,
          ENDIF  
 #endif /* DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP */  
   
 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_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  k, k, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 cph(   storing not necessary  
 cphCADJ STORE rhoK(:,:)  = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 cph)  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
 #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+1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  k+1, k, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKp1(:,:) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
           CALL CONVECT(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoK,rhoKp1,  
      U        ConvectCount,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
   
 #endif  
   
 C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL CALC_IVDC(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
          END IF  
   
 C--       Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,  
      O       rhoK,  
      I       myThid )  
 #endif  
   
 C--            IF (.NOT. BOTTOM_LAYER) ends here  
          ENDIF  
   
 C--      Calculate buoyancy  
          CALL CALC_BUOYANCY(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,rhoK,  
      O       buoyK,  
      I       myThid )  
   
 C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--      phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
309       I        myThid )       I        myThid )
310                IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
          CALL FIND_RHO(  
311       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
312       O        rhoTmp,       I        theta, salt,
313         O        rhoKm1,
314       I        myThid )       I        myThid )
315  #endif              CALL GRAD_SIGMA(
   
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
          IF ( useGMRedi ) THEN  
          CALL GRAD_SIGMA(  
316       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
317       I             rhoK, rhotmp, rhoK,       I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
318       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
319       I             myThid )       I             myThid )
320           ELSE            ENDIF
           DO j=1-OLy,sNy+OLy  
            DO i=1-OLx,sNx+OLx  
             sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0  
             sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0  
             sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0  
            ENDDO  
           ENDDO  
          ENDIF  
 #endif  
321    
322           DO J=jMin,jMax  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
323            DO I=iMin,iMax  c ==> should use sigmaR !!!
324  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL            IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
325             rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)              CALL CALC_IVDC(
326  #endif       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
327             buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)       I        rhoKm1, rhoK,
328            ENDDO       U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
329           ENDDO       I        myTime, myIter, myThid)
330              ENDIF
331    
332  C--     end of k loop  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
333          ENDDO          ENDDO
334    
335  C     Determines forcing terms based on external fields  #ifdef  ALLOW_OBCS
336  C     relaxation terms, etc.  C--     Calculate future values on open boundaries
337        CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(          IF (useOBCS) THEN
338              CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
339         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
340         I            myThid )
341            ENDIF
342    #endif  /* ALLOW_OBCS */
343    
344    C--     Determines forcing terms based on external fields
345    C       relaxation terms, etc.
346            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
347       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
348       I             myThid )       I             myThid )
349    
350  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef  ALLOW_GMREDI
351    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
 CADJ STORE surfacetendencyu(:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , surfacetendencyv(:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , surfacetendencys(:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , surfacetendencyt(:,:,bi,bj)  
 CADJ &                        = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
   
 # ifdef ALLOW_GMREDI  
 CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 # endif /* ALLOW_GMREDI */  
   
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
352          IF (useGMRedi) THEN          IF (useGMRedi) THEN
353            DO k=1, Nr            DO k=1,Nr
354              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
355       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
356       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
# Line 661  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key= Line 366  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=
366            ENDDO            ENDDO
367  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
368          ENDIF          ENDIF
369  #endif  #endif  /* ALLOW_GMREDI */
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
 C-- R.G. We need to define a new tape since Kw use mythid instead of bi,bj  
 CADJ STORE Kwx(:,:,:,myThid)  = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE Kwy(:,:,:,myThid)  = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE Kwz(:,:,:,myThid)  = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 #endif  
   
 CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 =======  
 C-- R.G. We need to define a new tape since Kw use mythid instead of bi,bj  
 CADJ STORE Kwx(:,:,:,myThid)  = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE Kwy(:,:,:,myThid)  = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE Kwz(:,:,:,myThid)  = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
   
 CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
   
 C--     dummy initialization to break data flow because  
 C--     calc_div_ghat has a condition for initialization  
         DO J=jMin,jMax  
            DO I=iMin,iMax  
               cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0.0  
            ENDDO  
         ENDDO  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
370    
371  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef  ALLOW_KPP
372  C--   Compute KPP mixing coefficients  C--     Compute KPP mixing coefficients
373          IF (useKPP) THEN          IF (useKPP) THEN
   
           CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
374            CALL KPP_CALC(            CALL KPP_CALC(
375       I                  bi, bj, myTime, myThid )       I                  bi, bj, myTime, myThid )
376            CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)          ENDIF
377    #endif  /* ALLOW_KPP */
378    
379  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
380          ELSE  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
381            DO j=1-OLy,sNy+OLy  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
382              DO i=1-OLx,sNx+OLx  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
383                KPPhbl (i,j,bi,bj) = 1.0  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
384                KPPfrac(i,j,bi,bj) = 0.0  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
385                DO k = 1,Nr  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
386                   KPPghat   (i,j,k,bi,bj) = 0.0  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
387                   KPPviscAz (i,j,k,bi,bj) = viscAz  
388                   KPPdiffKzT(i,j,k,bi,bj) = diffKzT  #ifdef ALLOW_AIM
389                   KPPdiffKzS(i,j,k,bi,bj) = diffKzS  C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
390                ENDDO  C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
391              ENDDO          IF ( useAIM ) THEN
392            ENDDO           CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
393  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */           CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
394             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
395          ENDIF          ENDIF
396    #endif /* ALLOW_AIM */
397    
398  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
399  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  C--     Start of thermodynamics loop
400  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)          DO k=Nr,1,-1
401  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  
402  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
403  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
404  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
405  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
406              km1  = MAX(1,k-1)
407  #endif /* ALLOW_KPP */            kup  = 1+MOD(k+1,2)
408              kDown= 1+MOD(k,2)
409  C--     Start of upward loop  
410          DO k = Nr, 1, -1            iMin = 1-OLx+2
411              iMax = sNx+OLx-1
412  C--      km1    Points to level above k (=k-1)            jMin = 1-OLy+2
413  C--      kup    Cycles through 1,2 to point to layer above            jMax = sNy+OLy-1
 C--      kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  
   
          km1  =max(1,k-1)  
          kup  =1+MOD(k+1,2)  
          kDown=1+MOD(k,2)  
   
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
414    
415  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
416    CPatrick Is this formula correct?
417           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
418  CADJ STORE rvel  (:,:,kdown)  = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
419  CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
420  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
 CADJ STORE KappaRS(:,:,k)     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
421  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
422    
423  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
424           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
425       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,
426       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskC,maskUp,
427       I        myThid)       I        myThid)
428    
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, k, kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
   
429  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
430  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
431           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
432       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
433       I        maskC,maskUp,       I        maskC,maskup,
434       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
435       I        myThid)       I        myThid)
436  #endif  #endif
437  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
438           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
439            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 /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
440           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
441            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
442       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
443       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
444       I         KappaRT,       I         KappaRT,
445       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
446       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
447               CALL TIMESTEP_TRACER(
448         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
449         I         theta, gT,
450         U         gTnm1,
451         I         myIter, myThid)
452           ENDIF           ENDIF
453           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
454            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
455       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
456       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
457       I         KappaRS,       I         KappaRS,
458       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
459       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
460               CALL TIMESTEP_TRACER(
461         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
462         I         salt, gS,
463         U         gSnm1,
464         I         myIter, myThid)
465           ENDIF           ENDIF
 #ifdef ALLOW_OBCS  
 C--      Calculate future values on open boundaries  
          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  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
466    
467              CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, k, myThid )  #ifdef   ALLOW_OBCS
468    C--      Apply open boundary conditions
469             IF (useOBCS) THEN
470               CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
471           END IF           END IF
472  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
473    
474  C--      Freeze water  C--      Freeze water
475           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
476  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
477  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
478    CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
479  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
480              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
481           END IF           END IF
482    
483  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
 C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  
          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  
   
   
 C--     k loop  
484          ENDDO          ENDDO
485    
486    
487  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
488    CPatrick? What about this one?
489             maximpl = 6             maximpl = 6
490             iikey = (ikey-1)*maximpl             iikey = (ikey-1)*maximpl
491  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
# Line 881  C--     Implicit diffusion Line 496  C--     Implicit diffusion
496           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
497  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
498              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
 CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
499  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
500              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
501       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
502       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
503       U         gTNm1,       U         gTNm1,
504       I         myThid )       I         myThid )
505           END IF           ENDIF
506    
507           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
508  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
509           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
 CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
510  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
511              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
512       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
513       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
514       U         gSNm1,       U         gSNm1,
515       I         myThid )       I         myThid )
516             ENDIF
517    
518    #ifdef   ALLOW_OBCS
519    C--      Apply open boundary conditions
520             IF (useOBCS) THEN
521               DO K=1,Nr
522                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
523               ENDDO
524           END IF           END IF
525    #endif   /* ALLOW_OBCS */
526    
527  C--     implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
528          ENDIF          ENDIF
529    
530  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
531          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
532            iMax = sNx+OLx-1
533            jMin = 1-OLy+2
534            jMax = sNy+OLy-1
535    
536    C--     Explicit part of the Surface Pressure Gradient (add in TIMESTEP)
537    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
538            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
539              DO j=jMin,jMax
540                DO i=iMin,iMax
541                  phiSurfX(i,j) = _recip_dxC(i,j,bi,bj)*gBaro
542         &           *(cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i-1,j,bi,bj))
543                  phiSurfY(i,j) = _recip_dyC(i,j,bi,bj)*gBaro
544         &           *(cg2d_x(i,j,bi,bj)-cg2d_x(i,j-1,bi,bj))
545                ENDDO
546              ENDDO
547            ENDIF
548    
549           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
550  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
551           idkey = iikey + 3  
552  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
553  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
554    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
555    
556              km1  = MAX(1,k-1)
557              kup  = 1+MOD(k+1,2)
558              kDown= 1+MOD(k,2)
559    
560    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
561    C        phiHyd(z=0)=0
562    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
563             IF (staggerTimeStep) THEN
564               CALL CALC_PHI_HYD(
565         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
566         I        gTnm1, gSnm1,
567         U        phiHyd,
568         I        myThid )
569             ELSE
570               CALL CALC_PHI_HYD(
571         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
572         I        theta, salt,
573         U        phiHyd,
574         I        myThid )
575             ENDIF
576    
577    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
578    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
579             IF ( momStepping ) THEN
580               CALL CALC_MOM_RHS(
581         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
582         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
583         U         fVerU, fVerV,
584         I         myTime, myThid)
585               CALL TIMESTEP(
586         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
587         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
588         I         myIter, myThid)
589    
590    #ifdef   ALLOW_OBCS
591    C--      Apply open boundary conditions
592             IF (useOBCS) THEN
593               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
594             END IF
595    #endif   /* ALLOW_OBCS */
596    
597    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
598    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
599             ELSE
600               DO j=1-OLy,sNy+OLy
601                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
602                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
603                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
604                 END DO
605               END DO
606    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
607    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
608             ENDIF
609    
610    
611    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
612            ENDDO
613    
614    
615    
616    C--     Implicit viscosity
617            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
618    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
619              idkey = iikey + 3
620    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
621            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
622       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
623       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
624       U         gUNm1,       U         gUNm1,
625       I         myThid )       I         myThid )
626  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
627           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
628  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
629            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
630       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
631       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
632       U         gVNm1,       U         gVNm1,
633       I         myThid )       I         myThid )
634    
635  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
636    C--      Apply open boundary conditions
637             IF (useOBCS) THEN
638               DO K=1,Nr
639                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
640               ENDDO
641             END IF
642    #endif   /* ALLOW_OBCS */
643    
644  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
645           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
646  CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte            idkey = iikey + 5
647  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
648            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
649       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
650       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
651       U         vVelD,       U         vVelD,
652       I         myThid )       I         myThid )
653  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
654          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
655  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
656            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
657       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
658       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
659       U         uVelD,       U         uVelD,
660       I         myThid )       I         myThid )
661    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
662  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
   
 C--      momStepping  
          ENDIF  
   
 C--     implicitViscosity  
663          ENDIF          ENDIF
664    
665    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
666    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
667    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
668    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
669    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
670    c       ENDIF
671    Cjmc(end)
672    
673    #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE
674            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
675             DO K=1,Nr
676              CALL TIMEAVER_1FLD_XYZ(phiHyd, phiHydtave,
677         I                              deltaTclock, bi, bj, K, myThid)
678              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
679                CALL TIMEAVER_1FLD_XYZ(ConvectCount, ConvectCountTave,
680         I                              deltaTclock, bi, bj, K, myThid)
681              ENDIF
682             ENDDO
683            ENDIF
684    #endif /* INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE */
685    
686         ENDDO         ENDDO
687        ENDDO        ENDDO
688    
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