/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.13 by adcroft, Mon Jun 8 18:45:28 1998 UTC revision 1.65.2.2 by jmc, Mon Apr 9 16:08:34 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_EEOPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
6        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
7  C     /==========================================================\  C     /==========================================================\
# Line 20  C     | ===== Line 21  C     | =====
21  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |
22  C     |      presently being developed.                          |  C     |      presently being developed.                          |
23  C     \==========================================================/  C     \==========================================================/
24          IMPLICIT NONE
25    
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31    #include "GRID.h"
32    
33    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34    # include "tamc.h"
35    # include "tamc_keys.h"
36    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
37    
38    #ifdef ALLOW_KPP
39    # include "KPP.h"
40    #endif
41    
42    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
43    #include "TIMEAVE_STATV.h"
44    #endif
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
49  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
50        _RL myTime        _RL myTime
51        INTEGER myIter        INTEGER myIter
52          INTEGER myThid
53    
54  C     == Local variables  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, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
57    C                              transport
58  C                              o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
59  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
60  C                              o wTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
61  C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points
62  C                              o maskUp: land/water mask for W points  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 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  
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     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
67  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
68    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
69    C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
70    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
71    C                      surface height anomaly.
72    C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
73    C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
74    C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
75    C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
76    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
77    C     jMin, jMax       are applied.
78  C     bi, bj  C     bi, bj
79  C     k, kUp, kDown, kM1 - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
80  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
81  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
82        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.
83        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
84        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
85        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
86        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
90        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
91        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
92        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
94        _RL fZon  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
95        _RL fMer  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
96        _RL fVerT (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
97        _RL fVerS (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
98        _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
99        _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
100        _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
101        _RL rhokm1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL rhokp1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
103        _RL rhotmp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
104        _RL pSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
105        _RL pSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL tauAB
106        _RL K13   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
107        _RL K23   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
108        _RL K33   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
       _RL KapGM (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL KappaZT(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nz)  
109    
110        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
111        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
112        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
113        INTEGER i, j        INTEGER i, j
114        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
115    
116    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
117    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
118    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
119    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
120    Cjmc(end)
121    
122    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
123          INTEGER    isbyte
124          PARAMETER( isbyte = 4 )
125    
126          INTEGER act1, act2, act3, act4
127          INTEGER max1, max2, max3
128          INTEGER iikey, kkey
129          INTEGER maximpl
130    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
131    
132  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
133  C  C
# Line 113  C       "Calculation of Gs" Line 143  C       "Calculation of Gs"
143  C       ===================  C       ===================
144  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
145  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         w = sum_z ( div. u[n] )  
146  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
147    C         b   = b(rho, theta)
148  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
149  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
150  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
151  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
152  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
153  C  C
154  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
155  C       ================================  C       ================================
# Line 143  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = Line 173  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] =
173  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
174  C---  C---
175    
176    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
177    C--   dummy statement to end declaration part
178          ikey = 1
179    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
180    
181  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
182  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
183  C     just ensure that all memory references are to valid floating  C     just ensure that all memory references are to valid floating
# Line 154  C     uninitialised but inert locations. Line 189  C     uninitialised but inert locations.
189          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
190          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
191          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
192          aTerm(i,j)   = 0. _d 0          DO k=1,Nr
193          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
194          cTerm(i,j)   = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
195          mTerm(i,j)   = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
196          pTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
197          fZon(i,j)    = 0. _d 0           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
198          fMer(i,j)    = 0. _d 0           sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
         DO K=1,nZ  
          pH (i,j,k)  = 0. _d 0  
          K13(i,j,k) = 0. _d 0  
          K23(i,j,k) = 0. _d 0  
          K33(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaZT(i,j,k) = 0. _d 0  
199          ENDDO          ENDDO
200          rhokm1(i,j)  = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
201          rhokp1(i,j)  = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
202          rhotmp(i,j)  = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
203            phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
204         ENDDO         ENDDO
205        ENDDO        ENDDO
206    
207    
208    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
209    C--   HPF directive to help TAMC
210    CHPF$ INDEPENDENT
211    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
212    
213        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
214    
215    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
216    C--    HPF directive to help TAMC
217    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
218    CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA
219    CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
220    CHPF$&                  )
221    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
222    
223         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
224    
225    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
226              act1 = bi - myBxLo(myThid)
227              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
228    
229              act2 = bj - myByLo(myThid)
230              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
231    
232              act3 = myThid - 1
233              max3 = nTx*nTy
234    
235              act4 = ikey_dynamics - 1
236    
237              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
238         &                      + act3*max1*max2
239         &                      + act4*max1*max2*max3
240    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
241    
242  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
243          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
244           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
245            wTrans(i,j)  = 0. _d 0            rTrans(i,j)   = 0. _d 0
246            fVerT(i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
247            fVerT(i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
248            fVerS(i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
249            fVerS(i,j,2) = 0. _d 0            fVerS (i,j,2) = 0. _d 0
250            fVerU(i,j,1) = 0. _d 0            fVerU (i,j,1) = 0. _d 0
251            fVerU(i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
252            fVerV(i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
253            fVerV(i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
254            pH(i,j,1) = 0. _d 0           ENDDO
255            K13(i,j,1) = 0. _d 0          ENDDO
256            K23(i,j,1) = 0. _d 0  
257            K33(i,j,1) = 0. _d 0          DO k=1,Nr
258            KapGM(i,j) = 0. _d 0           DO j=1-OLy,sNy+OLy
259              DO i=1-OLx,sNx+OLx
260    C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
261               ConvectCount(i,j,k) = 0.
262               KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
263               KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
264              ENDDO
265           ENDDO           ENDDO
266          ENDDO          ENDDO
267    
# Line 202  C--     Set up work arrays that need val Line 270  C--     Set up work arrays that need val
270          jMin = 1-OLy+1          jMin = 1-OLy+1
271          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
272    
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL GRAD_PSURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       pSurfX,pSurfY,  
      I       myThid)  
   
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,pSurfX,pSurfY,myThid)  
   
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, 1, 1, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,rhoKm1,rhoKm1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
         DO J=1-Oly,sNy+Oly  
          DO I=1-Olx,sNx+Olx  
           rhoKp1(I,J)=rhoKm1(I,J)  
          ENDDO  
         ENDDO  
273    
274          DO K=2,Nz  C--     Start of diagnostic loop
275  C--     Update fields in Kth level according to tendency terms          DO k=Nr,1,-1
276          CALL CORRECTION_STEP(  
277       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
278  C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
279  copt    CALL FIND_RHO(  C? Do we still need this?
280  copt I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, eosType,           kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1
281  copt O     rhoKm1,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
282  copt I     myThid )  
283  C       rhoKm1=rhoKp1  C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
284          DO J=1-Oly,sNy+Oly            CALL INTEGRATE_FOR_W(
285           DO I=1-Olx,sNx+Olx       I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
286            rhoKm1(I,J)=rhoKp1(I,J)       O                         wVel,
287           ENDDO       I                         myThid )
288    
289    #ifdef    ALLOW_OBCS
290    #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
291    C--       Apply OBC to W if in N-H mode
292              IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
293                CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
294              ENDIF
295    #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
296    #endif    /* ALLOW_OBCS */
297    
298    C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
299    C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
300    c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
301              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
302                CALL FIND_RHO(
303         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
304         I        theta, salt,
305         O        rhoK,
306         I        myThid )
307                IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(
308         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
309         I        theta, salt,
310         O        rhoKm1,
311         I        myThid )
312                CALL GRAD_SIGMA(
313         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
314         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
315         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
316         I             myThid )
317              ENDIF
318    
319    C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
320    c ==> should use sigmaR !!!
321              IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
322                CALL CALC_IVDC(
323         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
324         I        rhoKm1, rhoK,
325         U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
326         I        myTime, myIter, myThid)
327              ENDIF
328    
329    C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
330          ENDDO          ENDDO
331  C--     Density of K level (below W(K)) reference to K level  
332          CALL FIND_RHO(  #ifdef  ALLOW_OBCS
333       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  C--     Calculate future values on open boundaries
334       O     rhoKp1,          IF (useOBCS) THEN
335       I     myThid )            CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
336  C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K level       I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K, eosType,  
      O     rhotmp,  
      I     myThid )  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKp1, rhotmp,  
      O            K13, K23, K33, KapGM,  
337       I            myThid )       I            myThid )
338  C--     Calculate static stability and mix where convectively unstable          ENDIF
339          CALL CONVECT(  #endif  /* ALLOW_OBCS */
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhotmp,rhoKp1,  
      I      myTime,myIter,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K level (below W(K)) referenced to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
340    
341          ENDDO ! K  C--     Determines forcing terms based on external fields
342    C       relaxation terms, etc.
343            CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
344         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
345         I             myThid )
346    
347    #ifdef  ALLOW_GMREDI
348    C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
349            IF (useGMRedi) THEN
350              DO k=1,Nr
351                CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
352         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
353         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
354         I             myThid )
355              ENDDO
356    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
357            ELSE
358              DO k=1, Nr
359                CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
360         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
361         I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
362         I             myThid )
363              ENDDO
364    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
365            ENDIF
366    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
367    
368    #ifdef  ALLOW_KPP
369    C--     Compute KPP mixing coefficients
370            IF (useKPP) THEN
371              CALL KPP_CALC(
372         I                  bi, bj, myTime, myThid )
373            ENDIF
374    #endif  /* ALLOW_KPP */
375    
376    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
377    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
378    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
379    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
380    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
381    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
382    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
383    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
384    
385    #ifdef ALLOW_AIM
386    C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
387    C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
388            IF ( useAIM ) THEN
389             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
390             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
391             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
392            ENDIF
393    #endif /* ALLOW_AIM */
394    
 C--     Initial boundary condition on barotropic divergence integral  
         DO j=1-OLy,sNy+OLy  
          DO i=1-OLx,sNx+OLx  
           cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
395    
396          DO K = Nz, 1, -1  C--     Start of thermodynamics loop
397           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)          DO k=Nr,1,-1
398           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
399           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
400           iMin = 1-OLx+2  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
401           iMax = sNx+OLx-1  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
402           jMin = 1-OLy+2  
403           jMax = sNy+OLy-1            km1  = MAX(1,k-1)
404              kup  = 1+MOD(k+1,2)
405              kDown= 1+MOD(k,2)
406    
407              iMin = 1-OLx+2
408              iMax = sNx+OLx-1
409              jMin = 1-OLy+2
410              jMax = sNy+OLy-1
411    
412    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
413    CPatrick Is this formula correct?
414             kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1
415    CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
416    CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
417    CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte
418    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
419    
420  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
421           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
422       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
423       O        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
424       I        myThid)       I        myThid)
425    
426    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
427  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
428           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
429       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
430       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        maskUp,
431       O        KappaZT,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
432       I        myThid)       I        myThid)
433    #endif
434    
435    C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
436  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
          IF ( momStepping ) THEN  
           CALL CALC_MOM_RHS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,  
      I         pH,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myThid)  
          ENDIF  
   
 C--      Calculate active tracer tendencies  
437           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
438            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
439       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
440       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
441       I         K13,K23,KappaZT,KapGM,       I         KappaRT,
442       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
443       I         myThid)       I         myTime, myThid)
444               tauAB = 0.5d0 + abEps
445               CALL TIMESTEP_TRACER(
446         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
447         I         theta, gT,
448         U         gTnm1,
449         I         myIter, myThid)
450           ENDIF           ENDIF
451  Cdbg     CALL CALC_GS(           IF ( saltStepping ) THEN
452  Cdbg I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,             CALL CALC_GS(
453  Cdbg I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
454  Cdbg I        K13,K23,K33,KapGM,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
455  Cdbg U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       I         KappaRS,
456  Cdbg I        myThid)       U         fVerS,
457         I         myTime, myThid)
458  C--      Prediction step (step forward all model variables)             tauAB = 0.5d0 + abEps
459           CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP_TRACER(
460       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
461       I       myThid)       I         salt, gS,
462         U         gSnm1,
463  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields       I         myIter, myThid)
464           CALL DIV_G(           ENDIF
465       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
466       I       xA,yA,  #ifdef   ALLOW_OBCS
467       I       myThid)  C--      Apply open boundary conditions
468             IF (useOBCS) THEN
469               CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
470             END IF
471    #endif   /* ALLOW_OBCS */
472    
473    C--      Freeze water
474             IF (allowFreezing) THEN
475    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
476    CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k
477    CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
478    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
479                CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
480             END IF
481    
482    C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
483            ENDDO
484    
485          ENDDO ! K  
486    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
487    CPatrick? What about this one?
488               maximpl = 6
489               iikey = (ikey-1)*maximpl
490    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
491    
492  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
493          IF (implicitDiffusion) THEN          IF (implicitDiffusion) THEN
494           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
495       I                  KappaZT,           IF (tempStepping) THEN
496       I                  myThid )  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
497                idkey = iikey + 1
498    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
499                CALL IMPLDIFF(
500         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
501         I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
502         U         gTNm1,
503         I         myThid )
504             ENDIF
505    
506             IF (saltStepping) THEN
507    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
508             idkey = iikey + 2
509    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
510                CALL IMPLDIFF(
511         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
512         I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
513         U         gSNm1,
514         I         myThid )
515             ENDIF
516    
517    #ifdef   ALLOW_OBCS
518    C--      Apply open boundary conditions
519             IF (useOBCS) THEN
520               DO K=1,Nr
521                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
522               ENDDO
523             END IF
524    #endif   /* ALLOW_OBCS */
525    
526    C--     End If implicitDiffusion
527            ENDIF
528    
529    C--     Start computation of dynamics
530            iMin = 1-OLx+2
531            iMax = sNx+OLx-1
532            jMin = 1-OLy+2
533            jMax = sNy+OLy-1
534    
535    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
536    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
537            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
538              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
539         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
540         I         etaN,
541         O         phiSurfX,phiSurfY,
542         I         myThid )                        
543            ENDIF
544    
545    C--     Start of dynamics loop
546            DO k=1,Nr
547    
548    C--       km1    Points to level above k (=k-1)
549    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
550    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
551    
552              km1  = MAX(1,k-1)
553              kup  = 1+MOD(k+1,2)
554              kDown= 1+MOD(k,2)
555    
556    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
557    C        phiHyd(z=0)=0
558    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
559             IF (staggerTimeStep) THEN
560               CALL CALC_PHI_HYD(
561         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
562         I        gTnm1, gSnm1,
563         U        phiHyd,
564         I        myThid )
565             ELSE
566               CALL CALC_PHI_HYD(
567         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
568         I        theta, salt,
569         U        phiHyd,
570         I        myThid )
571             ENDIF
572    
573    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
574    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
575             IF ( momStepping ) THEN
576               CALL CALC_MOM_RHS(
577         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
578         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
579         U         fVerU, fVerV,
580         I         myTime, myThid)
581               CALL TIMESTEP(
582         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
583         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
584         I         myIter, myThid)
585    
586    #ifdef   ALLOW_OBCS
587    C--      Apply open boundary conditions
588             IF (useOBCS) THEN
589               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
590             END IF
591    #endif   /* ALLOW_OBCS */
592    
593    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
594    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
595             ELSE
596               DO j=1-OLy,sNy+OLy
597                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
598                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
599                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
600                 END DO
601               END DO
602    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
603    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
604             ENDIF
605    
606    
607    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
608            ENDDO
609    
610    
611    
612    C--     Implicit viscosity
613            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
614    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
615              idkey = iikey + 3
616    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
617              CALL IMPLDIFF(
618         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
619         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
620         U         gUNm1,
621         I         myThid )
622    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
623              idkey = iikey + 4
624    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
625              CALL IMPLDIFF(
626         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
627         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
628         U         gVNm1,
629         I         myThid )
630    
631    #ifdef   ALLOW_OBCS
632    C--      Apply open boundary conditions
633             IF (useOBCS) THEN
634               DO K=1,Nr
635                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
636               ENDDO
637             END IF
638    #endif   /* ALLOW_OBCS */
639    
640    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
641    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
642              idkey = iikey + 5
643    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
644              CALL IMPLDIFF(
645         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
646         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
647         U         vVelD,
648         I         myThid )
649    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
650              idkey = iikey + 6
651    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
652              CALL IMPLDIFF(
653         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
654         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
655         U         uVelD,
656         I         myThid )
657    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
658    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
659          ENDIF          ENDIF
660    
661    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
662    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
663    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
664    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
665    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
666    c       ENDIF
667    Cjmc(end)
668    
669    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
670            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
671              CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,
672         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
673              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
674                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
675         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
676              ENDIF
677            ENDIF
678    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
679    
680         ENDDO         ENDDO
681        ENDDO        ENDDO
682    
       write(0,*) 'dynamics: pS',minval(cg2d_x),maxval(cg2d_x)  
       write(0,*) 'dynamics: U',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
      &                         maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
       write(0,*) 'dynamics: V',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
      &                         maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
       write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),  
      &                         maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))  
       write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),  
      &                         maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))  
       write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),  
      &                         maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))  
       write(0,*) 'dynamics: gT',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
      &                         maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
       write(0,*) 'dynamics: T',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
      &                         maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
       write(0,*) 'dynamics: pH',minval(pH/(Gravity*Rhonil)),  
      &                          maxval(pH/(Gravity*Rhonil))  
   
683        RETURN        RETURN
684        END        END
Legend:
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