/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.56 by heimbach, Mon Jan 29 20:05:46 2001 UTC revision 1.90 by mlosch, Wed Sep 18 16:38:01 2002 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
6    CBOP
7    C     !ROUTINE: DYNAMICS
8    C     !INTERFACE:
9        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
10  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
11  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
12  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
13  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
14  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
15  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
16  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
17  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
18  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
19  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
20  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
21  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
22  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
23  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
24  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
25  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
26  C     \==========================================================/  C     | =================
27    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
28    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
29    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
30    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
31    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
32    C     |
33    C     | "Calculation of Gs"
34    C     | ===================
35    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
36    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
37    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
38    C     |   b   = b(rho, theta)
39    C     |   K31 = K31 ( rho )
40    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
41    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
42    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
43    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
44    C     |
45    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
46    C     | ================================
47    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
48    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
49    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
50    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
51    C     | later with a surface pressure gradient.
52    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
53    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
54    C     | is also *only* a prediction.
55    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
56    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
57    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
58    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
59    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
60    C     | With implicit diffusion:
61    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
62    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
63    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
64    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
65    C     |
66    C     *==========================================================*
67    C     \ev
68    C     !USES:
69        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
   
70  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
71  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
72  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
73  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
74  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
75  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
76    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
77    #include "TR1.h"
78    #endif
79  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
80  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
81  # include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
# Line 37  C     == Global variables === Line 83  C     == Global variables ===
83  # ifdef ALLOW_KPP  # ifdef ALLOW_KPP
84  #  include "KPP.h"  #  include "KPP.h"
85  # endif  # endif
 # ifdef ALLOW_GMREDI  
 #  include "GMREDI.h"  
 # endif  
86  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
87    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
88    #include "TIMEAVE_STATV.h"
89    #endif
90    
91    C     !CALLING SEQUENCE:
92    C     DYNAMICS()
93    C      |
94    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
95    C      |
96    C      |-- CALC_VISCOSITY
97    C      |
98    C      |-- CALC_PHI_HYD  
99    C      |
100    C      |-- STORE_PRESSURE
101    C      |
102    C      |-- MOM_FLUXFORM  
103    C      |
104    C      |-- MOM_VECINV    
105    C      |
106    C      |-- TIMESTEP      
107    C      |
108    C      |-- OBCS_APPLY_UV
109    C      |
110    C      |-- IMPLDIFF      
111    C      |
112    C      |-- OBCS_APPLY_UV
113    C      |
114    C      |-- CALL TIMEAVE_CUMUL_1T
115    C      |-- CALL DEBUG_STATS_RL
116    
117    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
118  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
119  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
120  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 50  C     myThid - Thread number for this in Line 123  C     myThid - Thread number for this in
123        INTEGER myIter        INTEGER myIter
124        INTEGER myThid        INTEGER myThid
125    
126    C     !LOCAL VARIABLES:
127  C     == Local variables  C     == Local variables
128  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  
 C                              transport  
 C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o rTrans: Vertical transport  
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  
 C                                        lower cell faces.  
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
 C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  
 C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  
 C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  
 C                              o xTerm: Mixing term  
 C                              o cTerm: Coriolis term  
 C                              o mTerm: Metric term  
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
129  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
130  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
131  C                                      variable.  C                                      variable.
132  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.  
133  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
134  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
135  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
136  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
137  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
138  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
139  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
 C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  
 C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  
140  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
141  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
142  C     bi, bj  C     bi, bj
143  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
144  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
145  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
       _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL vTrans  (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)  
       _RS maskC   (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)  
       _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
146        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
147        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
148        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
149        _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)  
150        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
151        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
152        _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)  
       _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
       _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
153        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
154        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
       _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
   
 C This is currently also used by IVDC and Diagnostics  
 C #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
       _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
 C #endif  
155    
156        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
157        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
158        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
159        INTEGER i, j        INTEGER i, j
160        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kp1, 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 /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
161    
162    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
163    c      CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
164    c      LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
165    c      EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
166    Cjmc(end)
167    
168  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
169  C  C
170  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 166  C       "Calculation of Gs" Line 179  C       "Calculation of Gs"
179  C       ===================  C       ===================
180  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
181  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
182  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
183  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
184  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
185  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
186  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
187  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
188  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
189  C  C
190  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
191  C       ================================  C       ================================
# Line 196  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 208  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
208  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
209  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
210  C---  C---
211    CEOP
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C--   dummy statement to end declaration part  
       ikey = 1  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
212    
213  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
214  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 210  C     point numbers. This prevents spuri Line 217  C     point numbers. This prevents spuri
217  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
218        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
219         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
         xA(i,j)      = 0. _d 0  
         yA(i,j)      = 0. _d 0  
         uTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         vTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         aTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         xTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO k=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
          KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0  
         ENDDO  
220          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
221          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
222          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
223          rhoTMP (i,j) = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
         maskC  (i,j) = 0. _d 0  
224         ENDDO         ENDDO
225        ENDDO        ENDDO
226    
227    C-- Call to routine for calculation of
228    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
229    C   if desired:
230    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
231          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
232    #endif
233    
234  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
235  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
# Line 249  CHPF$ INDEPENDENT Line 240  CHPF$ INDEPENDENT
240    
241  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
242  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
243  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
244  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHyd
245  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
246  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
247  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
248    
# Line 260  CHPF$&                  ) Line 251  CHPF$&                  )
251  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
252            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
253            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
254            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
255            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
256            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
257            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
258            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
   
259            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
260       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
261       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
# Line 277  CHPF$&                  ) Line 264  CHPF$&                  )
264  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
265          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
266           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
267            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            DO k=1,Nr
268            rVel  (i,j,1) = 0. _d 0             phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
269            rVel  (i,j,2) = 0. _d 0             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
270            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
           fVerT (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,2) = 0. _d 0  
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
   
         DO k=1,Nr  
          DO j=1-OLy,sNy+OLy  
           DO i=1-OLx,sNx+OLx  
 #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
            ConvectCount(i,j,k) = 0.  
 #endif  
            KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  
            KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  
271            ENDDO            ENDDO
272              fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
273              fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
274              fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
275              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
276           ENDDO           ENDDO
277          ENDDO          ENDDO
278    
279          iMin = 1-OLx+1  C--     Start computation of dynamics
280          iMax = sNx+OLx          iMin = 1-OLx+2
281          jMin = 1-OLy+1          iMax = sNx+OLx-1
282          jMax = sNy+OLy          jMin = 1-OLy+2
283            jMax = sNy+OLy-1
284          k = 1  
285          BOTTOM_LAYER = k .EQ. Nr  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
286    CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
287  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
288  C--     Calculate gradient of surface pressure  
289          CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
290       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
291       O       etaSurfX,etaSurfY,          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
292       I       myThid)            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
293  C--     Update fields in top level according to tendency terms       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
294          CALL CORRECTION_STEP(       I         etaN,
295       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       O         phiSurfX,phiSurfY,
296       I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)       I         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  
297          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  
298    
299  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
300  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
301  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
302  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #ifdef ALLOW_KPP
303    CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
304  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
305    #endif /* ALLOW_KPP */
          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  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO k=2,Nr  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
          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_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 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 APPLY_OBCS1( bi, bj, k+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          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  
306  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  k, k, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
307    
308  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
309  cph(   storing not necessary  C--      Calculate the total vertical diffusivity
310  cphCADJ STORE rhoK(:,:)  = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte          DO k=1,Nr
311  cph)           CALL CALC_VISCOSITY(
312  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
313  #endif       O        KappaRU,KappaRV,
314         I        myThid)
315           IF (.NOT. BOTTOM_LAYER) THEN         ENDDO
   
 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 */  
316  #endif  #endif
317    
318  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  C--     Start of dynamics loop
319            CALL CONVECT(          DO k=1,Nr
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoK,rhoKp1,  
      U        ConvectCount,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
320    
321  #endif  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
322    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
323    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
324    
325              km1  = MAX(1,k-1)
326              kp1  = MIN(k+1,Nr)
327              kup  = 1+MOD(k+1,2)
328              kDown= 1+MOD(k,2)
329    
330  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
331           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN           kkey = (ikey-1)*Nr + k
 #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  
332  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #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 )  
333    
334  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
335  C--      phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
336           CALL CALC_PHI_HYD(  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
337       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,buoyKm1,buoyK,           IF (staggerTimeStep) THEN
338               CALL CALC_PHI_HYD(
339         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
340         I        gT, gS,
341       U        phiHyd,       U        phiHyd,
342       I        myThid )       I        myThid )
   
 #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(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,  
      O        rhoTmp,  
      I        myThid )  
 #endif  
   
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
          IF ( useGMRedi ) THEN  
          CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             rhoK, rhotmp, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
343           ELSE           ELSE
344            DO j=1-OLy,sNy+OLy             CALL CALC_PHI_HYD(
345             DO i=1-OLx,sNx+OLx       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
346              sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0       I        theta, salt,
347              sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0       U        phiHyd,
348              sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0       I        myThid )
            ENDDO  
           ENDDO  
349           ENDIF           ENDIF
 #endif  
   
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
           ENDDO  
          ENDDO  
   
 C--     end of k loop  
         ENDDO  
   
 C     Determines forcing terms based on external fields  
 C     relaxation terms, etc.  
       CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I             myThid )  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
   
 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  
         IF (useGMRedi) THEN  
           DO k=1, Nr  
             CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDDO  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
         ELSE  
           DO k=1, Nr  
             CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDDO  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
         ENDIF  
 #endif  
   
 #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 */  
   
 #ifdef ALLOW_KPP  
 C--   Compute KPP mixing coefficients  
         IF (useKPP) THEN  
   
           CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
           CALL KPP_CALC(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
           CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
         ELSE  
           DO j=1-OLy,sNy+OLy  
             DO i=1-OLx,sNx+OLx  
               KPPhbl (i,j,bi,bj) = 1.0  
               KPPfrac(i,j,bi,bj) = 0.0  
               DO k = 1,Nr  
                  KPPghat   (i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                  KPPviscAz (i,j,k,bi,bj) = viscAz  
                  KPPdiffKzT(i,j,k,bi,bj) = diffKzT  
                  KPPdiffKzS(i,j,k,bi,bj) = diffKzS  
               ENDDO  
             ENDDO  
           ENDDO  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
         ENDIF  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  
 CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  
 CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #endif /* ALLOW_KPP */  
   
 C--     Start of upward loop  
         DO k = Nr, 1, -1  
350    
351  C--      km1    Points to level above k (=k-1)  C        calculate pressure from phiHyd and store it on common block
352  C--      kup    Cycles through 1,2 to point to layer above  C        variable pressure
353  C--      kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer           CALL STORE_PRESSURE( bi, bj, k, phiHyd, myThid )
   
          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  
354    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  
 CADJ STORE rvel  (:,:,kdown)  = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE rTrans(:,:)        = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,k)     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,k)     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
355    
356  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
357           CALL CALC_COMMON_FACTORS (  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,  
      I        myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, k, kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  
 C--      Calculate the total vertical diffusivity  
          CALL CALC_DIFFUSIVITY(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I        maskC,maskUp,  
      O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,  
      I        myThid)  
 #endif  
 C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
358           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
359            CALL CALC_MOM_RHS(  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
360       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
361       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
362       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
363       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       U         fVerU, fVerV,
364       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,       I         myTime, myIter, myThid)
      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  
365  #endif  #endif
366  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
367           ENDIF             IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
368  C--      Calculate active tracer tendencies       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
369           IF ( tempStepping ) THEN       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
370            CALL CALC_GT(       U         fVerU, fVerV,
371       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         myTime, myIter, myThid)
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,  
      I         KappaRT,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,  
      I         myTime, myThid)  
          ENDIF  
          IF ( saltStepping ) THEN  
           CALL CALC_GS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,  
      I         KappaRS,  
      U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,  
      I         myTime, myThid)  
          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  
372  #endif  #endif
373  C--      Prediction step (step forward all model variables)             CALL TIMESTEP(
374           CALL TIMESTEP(       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
375       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
376       I       myIter, myThid)       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 */  
377    
378              CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, k, myThid )  #ifdef   ALLOW_OBCS
379           END IF  C--      Apply open boundary conditions
380  #endif           IF (useOBCS) THEN
381  C--      Freeze water             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
          IF (allowFreezing) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )  
382           END IF           END IF
383    #endif   /* ALLOW_OBCS */
384    
385  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
386  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
387           CALL CALC_DIV_GHAT(           ELSE
388       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,             DO j=1-OLy,sNy+OLy
389       I       xA,yA,               DO i=1-OLx,sNx+OLx
390       I       myThid)                 guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
391  #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */                 gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
392                 END DO
393  C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)             END DO
394  #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
395           IF (taveFreq.GT.0.) THEN  #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, k, kup, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
396           ENDIF           ENDIF
 #endif  
397    
398    
399  C--     k loop  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
400          ENDDO          ENDDO
401    
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
            maximpl = 6  
            iikey = (ikey-1)*maximpl  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--     Implicit diffusion  
         IF (implicitDiffusion) THEN  
   
          IF (tempStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
             idkey = iikey + 1  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,  
      U         gTNm1,  
      I         myThid )  
          END IF  
   
          IF (saltStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          idkey = iikey + 2  
 CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,  
      U         gSNm1,  
      I         myThid )  
          END IF  
   
 C--     implicitDiffusion  
         ENDIF  
   
402  C--     Implicit viscosity  C--     Implicit viscosity
403          IF (implicitViscosity) THEN          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
404    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
          IF (momStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          idkey = iikey + 3  
405  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
406  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
407            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
408       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
409       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
410       U         gUNm1,       U         gUNm1,
411       I         myThid )       I         myThid )
412  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
          idkey = iikey + 4  
413  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
414  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
415            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
416       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
417       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
418       U         gVNm1,       U         gVNm1,
419       I         myThid )       I         myThid )
420    
421  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
422    C--      Apply open boundary conditions
423             IF (useOBCS) THEN
424               DO K=1,Nr
425                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
426               ENDDO
427             END IF
428    #endif   /* ALLOW_OBCS */
429    
430  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
431           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
432  CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
433  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
434            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
435       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
436       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
437       U         vVelD,       U         vVelD,
438       I         myThid )       I         myThid )
439  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
         idkey = iikey + 6  
440  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
441  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
442            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
443       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
444       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
445       U         uVelD,       U         uVelD,
446       I         myThid )       I         myThid )
447    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
448  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
   
 C--      momStepping  
          ENDIF  
   
 C--     implicitViscosity  
449          ENDIF          ENDIF
450    
451    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
452    c        IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
453    c     &       .AND. buoyancyRelation .ne. 'OCEANIC' ) THEN
454    c           WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
455    c           CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
456    c        ENDIF
457    Cjmc(end)
458    
459    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
460            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
461              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
462         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
463            ENDIF
464    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
465    
466         ENDDO         ENDDO
467        ENDDO        ENDDO
468    
469    Cml(
470    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
471    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
472    C     has to be removed by something like the following subroutine:
473    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
474    C     &                'phiHydLow', myThid )
475    Cml)
476    
477    #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
478          If (debugMode) THEN
479           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
480           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
481           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
482           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
483           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
484           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
485           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
486           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
487           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
488           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
489           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
490           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
491           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
492           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
493          ENDIF
494    #endif
495    
496        RETURN        RETURN
497        END        END
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