/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.54.2.1 by adcroft, Thu Jan 4 21:41:33 2001 UTC revision 1.59 by cnh, Sun Feb 4 14:38:47 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 58  C                              o rVel: Line 59  C                              o rVel:
59  C                                        lower cell faces.  C                                        lower cell faces.
60  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells
61  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C                              o maskUp: land/water mask for W points
62  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  
63  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
64  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
65  C                                      variable.  C                                      variable.
66  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.  
67  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
68  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
69  C                      pressure anomaly  C                      pressure anomaly
# Line 99  C                      index into fVerTe Line 88  C                      index into fVerTe
88        _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
89        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _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)  
91        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
92        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
95        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
96        _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)  
97        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL buoyK   (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)  
98        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
99        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
100        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 137  C #endif Line 113  C #endif
113        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
114        INTEGER i, j        INTEGER i, j
115        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
116    
117  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
118        INTEGER    isbyte        INTEGER    isbyte
# Line 199  C--   dummy statement to end declaration Line 174  C--   dummy statement to end declaration
174        ikey = 1        ikey = 1
175  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
176    
   
177  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
178  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
179  C     just ensure that all memory references are to valid floating  C     just ensure that all memory references are to valid floating
# Line 211  C     uninitialised but inert locations. Line 185  C     uninitialised but inert locations.
185          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
186          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
187          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  
188          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
189           phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
190           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
191           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
192           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 228  C     uninitialised but inert locations. Line 195  C     uninitialised but inert locations.
195          ENDDO          ENDDO
196          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
197          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  
198          maskC  (i,j) = 0. _d 0          maskC  (i,j) = 0. _d 0
199         ENDDO         ENDDO
200        ENDDO        ENDDO
# Line 285  C--     Set up work arrays that need val Line 248  C--     Set up work arrays that need val
248            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
249            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
250            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
251           ENDDO           ENDDO
252          ENDDO          ENDDO
253    
# Line 306  C--     Set up work arrays that need val Line 268  C--     Set up work arrays that need val
268          jMin = 1-OLy+1          jMin = 1-OLy+1
269          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
270    
         k = 1  
         BOTTOM_LAYER = k .EQ. Nr  
271    
272  C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  C--     Start of diagnostic loop
273  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL          DO k=Nr,1,-1
 #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 */  
   
 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  
   
         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 )  
         ENDIF  
 #endif  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO k=2,Nr  
274    
275  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
276    C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
277    C? Do we still need this?
278           kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1           kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1
279  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
280    
281           BOTTOM_LAYER = k .EQ. Nr  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
282              CALL INTEGRATE_FOR_W(
283  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
284           IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN       O                         wVel,
285  C--       Update fields in layer below according to tendency terms       I                         myThid )
286  #ifdef ALLOW_OBCS  
287            IF (openBoundaries) THEN  #ifdef    ALLOW_OBCS
288  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
289  CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  C--       Calculate future values on open boundaries
290  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
291  CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
292  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte            ENDIF
293  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
294  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  #endif    /* ALLOW_OBCS */
295  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
296  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
297  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
298            END IF  c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
299  #endif            IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
300           ENDIF              CALL FIND_RHO(
301  #endif /* DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP */       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
302         I        theta, salt,
303  C--      Density of k level (below W(k)) reference to k level       O        rhoK,
 #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  
   
 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--            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,  
304       I        myThid )       I        myThid )
305                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(  
306       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
307       O        rhoTmp,       I        theta, salt,
308         O        rhoKm1,
309       I        myThid )       I        myThid )
310  #endif              CALL GRAD_SIGMA(
   
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
          IF ( useGMRedi ) THEN  
          CALL GRAD_SIGMA(  
311       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
312       I             rhoK, rhotmp, rhoK,       I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
313       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
314       I             myThid )       I             myThid )
315           ENDIF            ENDIF
 #endif  
316    
317           DO J=jMin,jMax  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
318            DO I=iMin,iMax  c ==> should use sigmaR !!!
319  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL            IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
320             rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)              CALL CALC_IVDC(
321  #endif       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
322             buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)       I        rhoKm1, rhoK,
323            ENDDO       U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
324           ENDDO       I        myTime, myIter, myThid)
325              END IF
326    
327  C--     end of k loop  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
328          ENDDO          ENDDO
329    
330  C     Determines forcing terms based on external fields  #ifdef  ALLOW_OBCS
331  C     relaxation terms, etc.  C--     Calculate future values on open boundaries
332        CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(          IF (useOBCS) THEN
333              CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
334         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
335         I            myThid )
336            ENDIF
337    #endif  /* ALLOW_OBCS */
338    
339    C--     Determines forcing terms based on external fields
340    C       relaxation terms, etc.
341            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
342       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
343       I             myThid )       I             myThid )
344    
345  #ifdef ALLOW_GMREDI  #ifdef  ALLOW_GMREDI
346    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
347          IF (useGMRedi) THEN          IF (useGMRedi) THEN
348            DO k=1, Nr            DO k=1,Nr
349              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
350       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
351       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
352       I             myThid )       I             myThid )
353            ENDDO            ENDDO
354    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
355            ELSE
356              DO k=1, Nr
357                CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
358         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
359         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
360         I             myThid )
361              ENDDO
362    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
363          ENDIF          ENDIF
364  #endif  #endif  /* ALLOW_GMREDI */
365    
366    #ifdef  ALLOW_KPP
367    C--     Compute KPP mixing coefficients
368            IF (useKPP) THEN
369              CALL KPP_CALC(
370         I                  bi, bj, myTime, myThid )
371            ENDIF
372    #endif  /* ALLOW_KPP */
373    
374  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
375  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
376  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
   
377  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
378  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
379  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
380  CADJ STORE vvel (:,:,:,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  
381  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
382    
383  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef ALLOW_AIM
384  C--   Compute KPP mixing coefficients  C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
385          IF (useKPP) THEN  C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
386            IF ( useAIM ) THEN
387             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
388             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
389             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
390            ENDIF
391    #endif /* ALLOW_AIM */
392    
           CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
           CALL KPP_CALC(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
           CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
393    
394  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start of thermodynamics loop
395          ELSE          DO k=Nr,1,-1
           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  
396    
397  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
398  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
399  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
400  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  
401  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)            km1  = MAX(1,k-1)
402  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
403  CADJ &                 = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            kDown= 1+MOD(k,2)
404  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
405              iMin = 1-OLx+2
406  #endif /* ALLOW_KPP */            iMax = sNx+OLx-1
407              jMin = 1-OLy+2
408  C--     Start of upward loop            jMax = sNy+OLy-1
         DO k = Nr, 1, -1  
   
 C--      km1    Points to level above k (=k-1)  
 C--      kup    Cycles through 1,2 to point to layer above  
 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  
409    
410  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
411    CPatrick Is this formula correct?
412           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
   
413  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
414  CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
415  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
# Line 614  C--      Get temporary terms used by ten Line 422  C--      Get temporary terms used by ten
422       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,
423       I        myThid)       I        myThid)
424    
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
          CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, k, kup, rTrans, rVel, myThid )  
         ENDIF  
 #endif  
   
425  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
426  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
427           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
428       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
429       I        maskC,maskUp,       I        maskC,maskup,
430       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
431       I        myThid)       I        myThid)
432  #endif  #endif
433  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
434           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
435            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  
436           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
437            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
438       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
439       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
440       I         KappaRT,       I         KappaRT,
441       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
442       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
443               CALL TIMESTEP_TRACER(
444         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
445         I         theta, gT,
446         U         gTnm1,
447         I         myIter, myThid)
448           ENDIF           ENDIF
449           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
450            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
451       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
452       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,
453       I         KappaRS,       I         KappaRS,
454       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
455       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
456               CALL TIMESTEP_TRACER(
457         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
458         I         salt, gS,
459         U         gSnm1,
460         I         myIter, myThid)
461           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  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
462    
463              CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, k, myThid )  #ifdef   ALLOW_OBCS
464    C--      Apply open boundary conditions
465             IF (useOBCS) THEN
466               CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
467           END IF           END IF
468  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
469    
470  C--      Freeze water  C--      Freeze water
471           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
472  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
# Line 701  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte Line 476  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
476              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
477           END IF           END IF
478    
479  #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  
480          ENDDO          ENDDO
481    
482    
483  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
484    CPatrick? What about this one?
485             maximpl = 6             maximpl = 6
486             iikey = (ikey-1)*maximpl             iikey = (ikey-1)*maximpl
487  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
# Line 731  C--     k loop Line 489  C--     k loop
489  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
490          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
491    
492           IF (tempStepping) THEN            IF (tempStepping) THEN
493  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
494              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
495  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
496              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
497       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
498       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
499       U         gTNm1,       U         gTNm1,
500       I         myThid )       I         myThid )
501           END IF           ENDIF
502    
503           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
504  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
# Line 748  C--     Implicit diffusion Line 506  C--     Implicit diffusion
506  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
507              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
508       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
509       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
510       U         gSNm1,       U         gSNm1,
511       I         myThid )       I         myThid )
512             ENDIF
513    
514    #ifdef   ALLOW_OBCS
515    C--      Apply open boundary conditions
516             IF (useOBCS) THEN
517               DO K=1,Nr
518                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
519               ENDDO
520           END IF           END IF
521    #endif   /* ALLOW_OBCS */
522    
523  C--     implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
524          ENDIF          ENDIF
525    
 C--     Implicit viscosity  
         IF (implicitViscosity) THEN  
526    
527           IF (momStepping) THEN  
528  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start of dynamics loop
529           idkey = iikey + 3          DO k=1,Nr
530  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
531    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
532    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
533    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
534    
535              km1  = MAX(1,k-1)
536              kup  = 1+MOD(k+1,2)
537              kDown= 1+MOD(k,2)
538    
539              iMin = 1-OLx+2
540              iMax = sNx+OLx-1
541              jMin = 1-OLy+2
542              jMax = sNy+OLy-1
543    
544    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
545    C        phiHyd(z=0)=0
546    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
547             IF (staggerTimeStep) THEN
548               CALL CALC_PHI_HYD(
549         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
550         I        gTnm1, gSnm1,
551         U        phiHyd,
552         I        myThid )
553             ELSE
554               CALL CALC_PHI_HYD(
555         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
556         I        theta, salt,
557         U        phiHyd,
558         I        myThid )
559             ENDIF
560    
561    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
562    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
563             IF ( momStepping ) THEN
564               CALL CALC_MOM_RHS(
565         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
566         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
567         U         fVerU, fVerV,
568         I         myTime, myThid)
569               CALL TIMESTEP(
570         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,phiHyd,
571         I         myIter, myThid)
572    
573    #ifdef   ALLOW_OBCS
574    C--      Apply open boundary conditions
575             IF (useOBCS) THEN
576               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
577             END IF
578    #endif   /* ALLOW_OBCS */
579    
580    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
581    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
582             ELSE
583               DO j=1-OLy,sNy+OLy
584                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
585                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
586                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
587                 END DO
588               END DO
589    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
590    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
591             ENDIF
592    
593    
594    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
595            ENDDO
596    
597    
598    
599    C--     Implicit viscosity
600            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
601    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
602              idkey = iikey + 3
603    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
604            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
605       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
606       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
607       U         gUNm1,       U         gUNm1,
608       I         myThid )       I         myThid )
609  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
610           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
611  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
612            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
613       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
614       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
615       U         gVNm1,       U         gVNm1,
616       I         myThid )       I         myThid )
617    
618  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
619    C--      Apply open boundary conditions
620             IF (useOBCS) THEN
621               DO K=1,Nr
622                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
623               ENDDO
624             END IF
625    #endif   /* ALLOW_OBCS */
626    
627  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
628           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
629  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */            idkey = iikey + 5
630    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
631            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
632       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
633       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
634       U         vVelD,       U         vVelD,
635       I         myThid )       I         myThid )
636  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
637          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
638  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
639            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
640       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
641       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
642       U         uVelD,       U         uVelD,
643       I         myThid )       I         myThid )
644    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
645  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
   
 C--      momStepping  
          ENDIF  
   
 C--     implicitViscosity  
646          ENDIF          ENDIF
647    
648         ENDDO         ENDDO
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