/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.59 by cnh, Sun Feb 4 14:38:47 2001 UTC revision 1.65.2.1 by jmc, Fri Mar 30 22:56:00 2001 UTC
# Line 26  C     \================================= Line 26  C     \=================================
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
# Line 40  C     == Global variables === Line 39  C     == Global variables ===
39  # include "KPP.h"  # include "KPP.h"
40  #endif  #endif
41    
42    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
43    #include "TIMEAVE_STATV.h"
44    #endif
45    
46  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
47  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
48  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 52  C     == Local variables Line 55  C     == Local variables
55  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
56  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
57  C                              transport  C                              transport
58  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
59  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
60  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
61  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points
 C                                        lower cell faces.  
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
62  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C     fVer[STUV]               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
# Line 66  C                                      v Line 66  C                                      v
66  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above  C     rhoK, rhoKM1   - Density 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                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
70  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
71  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
72  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
73  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
74  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
75  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
76  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
# Line 85  C                      index into fVerTe Line 84  C                      index into fVerTe
84        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
85        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
86        _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)  
       _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
87        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
89        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
# Line 95  C                      index into fVerTe Line 92  C                      index into fVerTe
92        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
93        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
94        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
95          _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
96          _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
97        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
98        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
99        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 103  C                      index into fVerTe Line 102  C                      index into fVerTe
102        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
103        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
104    
105  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
 C #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
106        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 C #endif  
107    
108        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
109        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
# Line 114  C #endif Line 111  C #endif
111        INTEGER i, j        INTEGER i, j
112        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
113    
114    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
115    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
116    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
117    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
118    Cjmc(end)
119    
120  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
121        INTEGER    isbyte        INTEGER    isbyte
122        PARAMETER( isbyte = 4 )        PARAMETER( isbyte = 4 )
# Line 138  C       "Calculation of Gs" Line 141  C       "Calculation of Gs"
141  C       ===================  C       ===================
142  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
143  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
144  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
145  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
146  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
147  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
148  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
149  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
150  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
151  C  C
152  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
153  C       ================================  C       ================================
# Line 195  C     uninitialised but inert locations. Line 197  C     uninitialised but inert locations.
197          ENDDO          ENDDO
198          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
199          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
200          maskC  (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
201            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
202         ENDDO         ENDDO
203        ENDDO        ENDDO
204    
# Line 209  CHPF$ INDEPENDENT Line 212  CHPF$ INDEPENDENT
212    
213  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
214  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
215  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
216  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA
217  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
218  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
219  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
# Line 238  C--     Set up work arrays that need val Line 241  C--     Set up work arrays that need val
241          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
242           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
243            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  
244            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
245            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
246            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 254  C--     Set up work arrays that need val Line 255  C--     Set up work arrays that need val
255          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
256           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
257            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
258  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
259             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
260             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
261             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
262            ENDDO            ENDDO
# Line 286  C--       Integrate continuity verticall Line 286  C--       Integrate continuity verticall
286    
287  #ifdef    ALLOW_OBCS  #ifdef    ALLOW_OBCS
288  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC  #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
289  C--       Calculate future values on open boundaries  C--       Apply OBC to W if in N-H mode
290            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN            IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
291              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )              CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
292            ENDIF            ENDIF
# Line 322  c ==> should use sigmaR !!! Line 322  c ==> should use sigmaR !!!
322       I        rhoKm1, rhoK,       I        rhoKm1, rhoK,
323       U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
324       I        myTime, myIter, myThid)       I        myTime, myIter, myThid)
325            END IF            ENDIF
326    
327  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
328          ENDDO          ENDDO
# Line 410  C--       kDown  Cycles through 2,1 to p Line 410  C--       kDown  Cycles through 2,1 to p
410  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
411  CPatrick Is this formula correct?  CPatrick Is this formula correct?
412           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
 CADJ STORE rvel  (:,:,kDown) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
413  CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
414  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
415  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
# Line 418  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_b Line 417  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_b
417    
418  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
419           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
420       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
421       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
422       I        myThid)       I        myThid)
423    
424  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
425  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
426           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
427       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
428       I        maskC,maskup,       I        maskUp,
429       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
430       I        myThid)       I        myThid)
431  #endif  #endif
# Line 436  C        and step forward storing result Line 435  C        and step forward storing result
435           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
436             CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
437       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
438       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
439       I         KappaRT,       I         KappaRT,
440       U         fVerT,       U         fVerT,
441       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
# Line 449  C        and step forward storing result Line 448  C        and step forward storing result
448           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
449             CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
450       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
451       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
452       I         KappaRS,       I         KappaRS,
453       U         fVerS,       U         fVerS,
454       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
# Line 489  CPatrick? What about this one? Line 488  CPatrick? What about this one?
488  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
489          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
490    
491            IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
492  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
493              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
494  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
# Line 523  C--      Apply open boundary conditions Line 522  C--      Apply open boundary conditions
522  C--     End If implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
523          ENDIF          ENDIF
524    
525    C--     Start computation of dynamics
526            iMin = 1-OLx+2
527            iMax = sNx+OLx-1
528            jMin = 1-OLy+2
529            jMax = sNy+OLy-1
530    
531    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
532    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
533            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
534              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
535         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
536         I         etaN,
537         O         phiSurfX,phiSurfY,
538         I         myThid )                        
539            ENDIF
540    
541  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
542          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
# Line 536  C--       kDown  Cycles through 2,1 to p Line 549  C--       kDown  Cycles through 2,1 to p
549            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
550            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
551    
           iMin = 1-OLx+2  
           iMax = sNx+OLx-1  
           jMin = 1-OLy+2  
           jMax = sNy+OLy-1  
   
552  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
553  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
554  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
# Line 567  C        and step forward storing the re Line 575  C        and step forward storing the re
575       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
576       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
577             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
578       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,phiHyd,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
579         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
580       I         myIter, myThid)       I         myIter, myThid)
581    
582  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
# Line 645  C--      Apply open boundary conditions Line 654  C--      Apply open boundary conditions
654  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
655          ENDIF          ENDIF
656    
657    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
658    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
659    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
660    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
661    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
662    c       ENDIF
663    Cjmc(end)
664    
665    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
666            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
667              CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,
668         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
669              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
670                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
671         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
672              ENDIF
673            ENDIF
674    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
675    
676         ENDDO         ENDDO
677        ENDDO        ENDDO
678    
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