/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.68 by adcroft, Tue May 29 14:01:37 2001 UTC revision 1.137 by heimbach, Tue Jan 30 03:18:13 2007 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2  C $Name$  C $Name$
3    
4    #include "PACKAGES_CONFIG.h"
5  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
6    #ifdef ALLOW_OBCS
7    # include "OBCS_OPTIONS.h"
8    #endif
9    
10    #undef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
11    
12    CBOP
13    C     !ROUTINE: DYNAMICS
14    C     !INTERFACE:
15        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
16  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
17  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
18  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
19  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
20  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
21  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
22  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
23  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
24  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
25  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
26  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
27  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
28  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
29  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
30  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
31  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
32  C     \==========================================================/  C     | =================
33    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
34    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
35    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
36    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
37    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
38    C     |   W[n] = W* + dt x d/dz P  (NH mode)
39    C     |
40    C     | "Calculation of Gs"
41    C     | ===================
42    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
43    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
44    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
45    C     |   b   = b(rho, theta)
46    C     |   K31 = K31 ( rho )
47    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
48    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
49    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
50    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
51    C     |
52    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
53    C     | ================================
54    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
55    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
56    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
57    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
58    C     | later with a surface pressure gradient.
59    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
60    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
61    C     | is also *only* a prediction.
62    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
63    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
64    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
65    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
66    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
67    C     | With implicit diffusion:
68    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
69    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
70    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
71    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
72    C     |
73    C     *==========================================================*
74    C     \ev
75    C     !USES:
76        IMPLICIT NONE        IMPLICIT NONE
   
77  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
78  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
79  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
80  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
81  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
82    #ifdef ALLOW_CD_CODE
83    #include "CD_CODE_VARS.h"
84    #endif
85  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
   
86  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
87  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
88  # include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
89  # include "FFIELDS.h"  # include "FFIELDS.h"
90    # include "EOS.h"
91  # ifdef ALLOW_KPP  # ifdef ALLOW_KPP
92  #  include "KPP.h"  #  include "KPP.h"
93  # endif  # endif
94  # ifdef ALLOW_GMREDI  # ifdef ALLOW_PTRACERS
95  #  include "GMREDI.h"  #  include "PTRACERS_SIZE.h"
96    #  include "PTRACERS.h"
97    # endif
98    # ifdef ALLOW_OBCS
99    #  include "OBCS.h"
100    #  ifdef ALLOW_PTRACERS
101    #   include "OBCS_PTRACERS.h"
102    #  endif
103    # endif
104    # ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
105    #  include "MOM_FLUXFORM.h"
106  # endif  # endif
107  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
108    
109  #ifdef ALLOW_TIMEAVE  C     !CALLING SEQUENCE:
110  #include "TIMEAVE_STATV.h"  C     DYNAMICS()
111  #endif  C      |
112    C      |-- CALC_EP_FORCING
113    C      |
114    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
115    C      |
116    C      |-- CALC_VISCOSITY
117    C      |
118    C      |-- CALC_PHI_HYD
119    C      |
120    C      |-- MOM_FLUXFORM
121    C      |
122    C      |-- MOM_VECINV
123    C      |
124    C      |-- TIMESTEP
125    C      |
126    C      |-- OBCS_APPLY_UV
127    C      |
128    C      |-- MOM_U_IMPLICIT_R
129    C      |-- MOM_V_IMPLICIT_R
130    C      |
131    C      |-- IMPLDIFF
132    C      |
133    C      |-- OBCS_APPLY_UV
134    C      |
135    C      |-- CALC_GW
136    C      |
137    C      |-- DIAGNOSTICS_FILL
138    C      |-- DEBUG_STATS_RL
139    
140    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
141  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
142  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
143  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 54  C     myThid - Thread number for this in Line 146  C     myThid - Thread number for this in
146        INTEGER myIter        INTEGER myIter
147        INTEGER myThid        INTEGER myThid
148    
149    C     !LOCAL VARIABLES:
150  C     == Local variables  C     == Local variables
151  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[UV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
152  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C                                    is "pipelined" in the vertical
153  C                              transport  C                                    so we need an fVer for each
154  C                              o uTrans: Zonal transport  C                                    variable.
155  C                              o vTrans: Meridional transport  C     phiHydC    :: hydrostatic potential anomaly at cell center
156  C                              o rTrans: Vertical transport  C                   In z coords phiHyd is the hydrostatic potential
157  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points  C                      (=pressure/rho0) anomaly
158  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C                   In p coords phiHyd is the geopotential height anomaly.
159  C                                      is "pipelined" in the vertical  C     phiHydF    :: hydrostatic potential anomaly at middle between 2 centers
160  C                                      so we need an fVer for each  C     dPhiHydX,Y :: Gradient (X & Y directions) of hydrostatic potential anom.
161  C                                      variable.  C     phiSurfX,  ::  gradient of Surface potential (Pressure/rho, ocean)
162  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above  C     phiSurfY             or geopotential (atmos) in X and Y direction
163  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     guDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), u component
164  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C     gvDissip   :: dissipation tendency (all explicit terms), v component
165  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly  C     KappaRU:: vertical viscosity
166  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C     KappaRV:: vertical viscosity
 C                      surface height anomaly.  
 C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)  
 C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction  
 C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  
 C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  
167  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
168  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
169  C     bi, bj  C     bi, bj
170  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
171  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
172  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
 C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.  
       _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
173        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
174        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
175        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHydF (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
176        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHydC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
177        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL dPhiHydX(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
178          _RL dPhiHydY(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly)
179        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
180        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
181        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL guDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
182        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL gvDissip(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
183        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
184        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
       _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL tauAB  
   
 C This is currently used by IVDC and Diagnostics  
       _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
185    
186        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
187        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
188        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
189        INTEGER i, j        INTEGER i, j
190        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
191    
192    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
193          _RL tmpFac
194    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
195    
196    
 Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  
 c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff  
 c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE  
 c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE  
 Cjmc(end)  
   
197  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
198  C  C
199  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 165  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 237  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
237  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
238  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
239  C---  C---
240    CEOP
241    
242  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_DEBUG
243  C--   dummy statement to end declaration part        IF ( debugLevel .GE. debLevB )
244        ikey = 1       &   CALL DEBUG_ENTER( 'DYNAMICS', myThid )
245  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif
   
 C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  
 C     These inital values do not alter the numerical results. They  
 C     just ensure that all memory references are to valid floating  
 C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to  
 C     uninitialised but inert locations.  
       DO j=1-OLy,sNy+OLy  
        DO i=1-OLx,sNx+OLx  
         xA(i,j)      = 0. _d 0  
         yA(i,j)      = 0. _d 0  
         uTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         vTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         DO k=1,Nr  
          phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0  
          KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0  
          sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0  
         ENDDO  
         rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0  
         rhok   (i,j) = 0. _d 0  
         phiSurfX(i,j) = 0. _d 0  
         phiSurfY(i,j) = 0. _d 0  
        ENDDO  
       ENDDO  
246    
247    C-- Call to routine for calculation of
248    C   Eliassen-Palm-flux-forced U-tendency,
249    C   if desired:
250    #ifdef INCLUDE_EP_FORCING_CODE
251          CALL CALC_EP_FORCING(myThid)
252    #endif
253    
254  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
255  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
# Line 207  CHPF$ INDEPENDENT Line 260  CHPF$ INDEPENDENT
260    
261  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
262  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
263  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
264  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHydF
265  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
266  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
267  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
268    
# Line 218  CHPF$&                  ) Line 271  CHPF$&                  )
271  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
272            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
273            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
274            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
275            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
276            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
277            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
278            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
279              idynkey = (act1 + 1) + act2*max1
           ikey = (act1 + 1) + act2*max1  
280       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
281       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
282  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
283    
284  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
285          DO j=1-OLy,sNy+OLy  C     These inital values do not alter the numerical results. They
286           DO i=1-OLx,sNx+OLx  C     just ensure that all memory references are to valid floating
287            rTrans(i,j)   = 0. _d 0  C     point numbers. This prevents spurious hardware signals due to
288            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0  C     uninitialised but inert locations.
           fVerT (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerS (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerU (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerV (i,j,2) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
289    
290          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
291           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
292            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
293  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
294             ConvectCount(i,j,k) = 0.             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
295             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
296             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  cph(
297    c--   need some re-initialisation here to break dependencies
298    cph)
299               gU(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
300               gV(i,j,k,bi,bj) = 0. _d 0
301    #endif
302            ENDDO            ENDDO
303           ENDDO           ENDDO
304          ENDDO          ENDDO
305            DO j=1-OLy,sNy+OLy
306          iMin = 1-OLx+1           DO i=1-OLx,sNx+OLx
307          iMax = sNx+OLx            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
308          jMin = 1-OLy+1            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
309          jMax = sNy+OLy            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
310              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
311              phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
312  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
313  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
314  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
315  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
316  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte            phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
317  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */            guDissip(i,j)  = 0. _d 0
318              gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
319  C--     Start of diagnostic loop           ENDDO
         DO k=Nr,1,-1  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?  
 C? Do we still need this?  
 cph kkey formula corrected.  
 cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.  
          kkey = (ikey-1)*Nr + k  
 CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity  
           CALL INTEGRATE_FOR_W(  
      I                         bi, bj, k, uVel, vVel,  
      O                         wVel,  
      I                         myThid )  
   
 #ifdef    ALLOW_OBCS  
 #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC  
 C--       Apply OBC to W if in N-H mode  
           IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN  
             CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )  
           ENDIF  
 #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */  
 #endif    /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral  
 C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)  
 c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN  
           IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,  
      I        theta, salt,  
      O        rhoK,  
      I        myThid )  
             IF (k.GT.1) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
              CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,  
      I        theta, salt,  
      O        rhoKm1,  
      I        myThid )  
             ENDIF  
             CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             rhoK, rhoKm1, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDIF  
   
 C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection  
 c ==> should use sigmaR !!!  
           IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL CALC_IVDC(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I        rhoKm1, rhoK,  
      U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I        myTime, myIter, myThid)  
           ENDIF  
   
 C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)  
320          ENDDO          ENDDO
321    
322  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start computation of dynamics
323  cph avoids recomputation of integrate_for_w          iMin = 0
324  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte          iMax = sNx+1
325  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */          jMin = 0
326            jMax = sNy+1
 #ifdef  ALLOW_OBCS  
 C--     Calculate future values on open boundaries  
         IF (useOBCS) THEN  
           CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,  
      I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,  
      I            myThid )  
         ENDIF  
 #endif  /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--     Determines forcing terms based on external fields  
 C       relaxation terms, etc.  
         CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I             myThid )  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 cph needed for KPP  
 CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef  ALLOW_GMREDI  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         IF (useGMRedi) THEN  
           DO k=1,Nr  
             CALL GMREDI_CALC_TENSOR(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDDO  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
         ELSE  
           DO k=1, Nr  
             CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDDO  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
         ENDIF  
327    
328  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
329  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
330  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  CADJ &     comlev1_bibj, key = idynkey, byte = isbyte
 CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  
331  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
332    
333  #endif  /* ALLOW_GMREDI */  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
334    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
335  #ifdef  ALLOW_KPP          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
336  C--     Compute KPP mixing coefficients            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
337          IF (useKPP) THEN       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
338            CALL KPP_CALC(       I         etaN,
339       I                  bi, bj, myTime, myThid )       O         phiSurfX,phiSurfY,
340  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I         myThid )
         ELSE  
           CALL KPP_CALC_DUMMY(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
341          ENDIF          ENDIF
342    
343  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
344  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
345  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
346  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  #ifdef ALLOW_KPP
347  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
348  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
349  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  #endif /* ALLOW_KPP */
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #endif  /* ALLOW_KPP */  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 #ifdef ALLOW_AIM  
 C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.  
 C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics  
         IF ( useAIM ) THEN  
          CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)  
          CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )  
          CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)  
         ENDIF  
 #endif /* ALLOW_AIM */  
   
   
 C--     Start of thermodynamics loop  
         DO k=Nr,1,-1  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C? Patrick Is this formula correct?  
 cph Yes, but I rewrote it.  
 cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!  
          kkey = (ikey-1)*Nr + k  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 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  
   
 C--      Get temporary terms used by tendency routines  
          CALL CALC_COMMON_FACTORS (  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I        myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte  
350  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
351    
352  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
353  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
354           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          DO k=1,Nr
355             CALL CALC_VISCOSITY(
356       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
357       I        maskUp,       O        KappaRU,KappaRV,
      O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,  
358       I        myThid)       I        myThid)
359           ENDDO
360  #endif  #endif
361    
 C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)  
 C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.  
          IF ( tempStepping ) THEN  
            CALL CALC_GT(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I         KappaRT,  
      U         fVerT,  
      I         myTime, myThid)  
            tauAB = 0.5d0 + abEps  
            CALL TIMESTEP_TRACER(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,  
      I         theta, gT,  
      U         gTnm1,  
      I         myIter, myThid)  
          ENDIF  
          IF ( saltStepping ) THEN  
            CALL CALC_GS(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I         KappaRS,  
      U         fVerS,  
      I         myTime, myThid)  
            tauAB = 0.5d0 + abEps  
            CALL TIMESTEP_TRACER(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,  
      I         salt, gS,  
      U         gSnm1,  
      I         myIter, myThid)  
          ENDIF  
   
 #ifdef   ALLOW_OBCS  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (useOBCS) THEN  
            CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )  
          END IF  
 #endif   /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--      Freeze water  
          IF (allowFreezing) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )  
          END IF  
   
 C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)  
         ENDDO  
   
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C? Patrick? What about this one?  
 cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed  
 cph since storing occurs on different tape for each  
 cph impldiff call anyways.  
 cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.  
 cph Storing below needed in the case useGMREDI.  
         iikey = (ikey-1)*maximpl  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--     Implicit diffusion  
         IF (implicitDiffusion) THEN  
   
          IF (tempStepping) THEN  
362  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
363              idkey = iikey + 1  CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
364  CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
365    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
366    CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
367  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,  
      U         gTNm1,  
      I         myThid )  
          ENDIF  
   
          IF (saltStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          idkey = iikey + 2  
 CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,  
      U         gSNm1,  
      I         myThid )  
          ENDIF  
   
 #ifdef   ALLOW_OBCS  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (useOBCS) THEN  
            DO K=1,Nr  
              CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )  
            ENDDO  
          END IF  
 #endif   /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--     End If implicitDiffusion  
         ENDIF  
   
 C--     Start computation of dynamics  
         iMin = 1-OLx+2  
         iMax = sNx+OLx-1  
         jMin = 1-OLy+2  
         jMax = sNy+OLy-1  
   
 C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)  
 C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)  
         IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN  
           CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      I         etaN,  
      O         phiSurfX,phiSurfY,  
      I         myThid )                          
         ENDIF  
368    
369  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
370          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
# Line 617  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 374  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
374  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
375    
376            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
377              kp1  = MIN(k+1,Nr)
378            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
379            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
380    
381    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
382             kkey = (idynkey-1)*Nr + k
383    c
384    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
385    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
386    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
387    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
388    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
389    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
390    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
391    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
392    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
393    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
394    # ifdef NONLIN_FRSURF
395    cph-test
396    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
397    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
398    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
399    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
400    CADJ STORE  gudissip (:,:)
401    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
402    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
403    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
404    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
405    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
406    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
407    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
408    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
409    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
410    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
411    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
412    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
413    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
414    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
415    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
416    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
417    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
418    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
419    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
420    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
421    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
422    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
423    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
424    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
425    #  endif
426    # endif
427    # ifdef ALLOW_DEPTH_CONTROL
428    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
429    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
430    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
431    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
432    # endif
433    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
434    
435  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
436  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
437  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping           IF ( implicitIntGravWave ) THEN
          IF (staggerTimeStep) THEN  
438             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
439       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
440       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
441       U        phiHyd,       U        phiHydF,
442       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
443         I        myTime, myIter, myThid )
444           ELSE           ELSE
445             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
446       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
447       I        theta, salt,       I        theta, salt,
448       U        phiHyd,       U        phiHydF,
449       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
450         I        myTime, myIter, myThid )
451           ENDIF           ENDIF
452    
453  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
454  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
455           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
456             CALL CALC_MOM_RHS(             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) THEN
457    #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
458    C
459                  CALL MOM_FLUXFORM(
460         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
461         I         KappaRU, KappaRV,
462         U         fVerU, fVerV,
463         O         guDissip, gvDissip,
464         I         myTime, myIter, myThid)
465    #endif
466               ELSE
467    #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
468    C
469    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
470    #  ifdef NONLIN_FRSURF
471    CADJ STORE fVerU(:,:,:)
472    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
473    CADJ STORE fVerV(:,:,:)
474    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
475    #  endif
476    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
477    C
478                 CALL MOM_VECINV(
479       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
480       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         KappaRU, KappaRV,
481       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
482       I         myTime, myThid)       O         guDissip, gvDissip,
483         I         myTime, myIter, myThid)
484    #endif
485               ENDIF
486    C
487             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
488       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
489       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
490       I         myIter, myThid)       I         guDissip, gvDissip,
491         I         myTime, myIter, myThid)
492    
493  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
494  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
495           IF (useOBCS) THEN             IF (useOBCS) THEN
496             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
497           END IF             ENDIF
498  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
499    
 #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   /* INCLUDE_CD_CODE */  
 #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
500           ENDIF           ENDIF
501    
502    
503  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
504          ENDDO          ENDDO
505    
506    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
507    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && defined (ALLOW_MOM_COMMON))
508  C--     Implicit viscosity          IF ( momImplVertAdv ) THEN
509          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
510         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
511              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
512         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
513            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
514    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
515            IF     ( implicitViscosity ) THEN
516    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
517  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
518            idkey = iikey + 3  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
519  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
520  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
521            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
522       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
523       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
524       U         gUNm1,       U         gU,
525       I         myThid )       I         myThid )
526  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
527            idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
528  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
529  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
530            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
531       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
532       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
533       U         gVNm1,       U         gV,
534       I         myThid )       I         myThid )
535            ENDIF
536    
537  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
538  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
539           IF (useOBCS) THEN          IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
540             DO K=1,Nr             DO K=1,Nr
541               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
542             ENDDO             ENDDO
543           END IF          ENDIF
544  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
545    
546  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
547            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
548  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
549            idkey = iikey + 5  CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
 CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
550  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
551            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
552       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
553       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
554       U         vVelD,       U         vVelD,
555       I         myThid )       I         myThid )
556  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
557            idkey = iikey + 6  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
 CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
558  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
559            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
560       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
561       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
562       U         uVelD,       U         uVelD,
563       I         myThid )       I         myThid )
 #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */  
 C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  
564          ENDIF          ENDIF
565    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
566  Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  C--     End implicit Vertical advection & viscosity
567  c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)  
568  c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN  C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
569  c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1  
570  c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
571  c       ENDIF  C--   Step forward W field in N-H algorithm
572  Cjmc(end)          IF ( nonHydrostatic ) THEN
573    #ifdef ALLOW_DEBUG
574  #ifdef ALLOW_TIMEAVE           IF ( debugLevel .GE. debLevB )
575          IF (taveFreq.GT.0.) THEN       &     CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
576            CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,  #endif
577       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)           CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
578            IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN           CALL CALC_GW(
579              CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,       I                 bi,bj, KappaRU, KappaRV,
580       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)       I                 myTime, myIter, myThid )
           ENDIF  
581          ENDIF          ENDIF
582  #endif /* ALLOW_TIMEAVE */          IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
583         &   CALL TIMESTEP_WVEL( bi,bj, myTime, myIter, myThid )
584            IF ( nonHydrostatic )
585         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
586    #endif
587    
588    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
589    
590    C-    end of bi,bj loops
591         ENDDO         ENDDO
592        ENDDO        ENDDO
593    
594    #ifdef ALLOW_OBCS
595          IF (useOBCS) THEN
596           CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
597          ENDIF
598    #endif
599    
600    Cml(
601    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
602    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
603    C     has to be removed by something like the following subroutine:
604    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
605    C     &                'phiHydLow', myThid )
606    Cml)
607    
608    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
609          IF ( useDiagnostics ) THEN
610    
611           CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
612           CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
613    
614           tmpFac = 1. _d 0
615           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
616         &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
617    
618           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
619         &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
620    
621          ENDIF
622    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
623    
624    #ifdef ALLOW_DEBUG
625          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
626           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
627           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
628           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
629           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
630           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
631           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
632           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
633           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
634           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
635           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
636    #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
637           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
638           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
639           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
640           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
641    #endif
642          ENDIF
643    #endif
644    
645    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
646    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
647    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
648    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
649          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
650           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
651          ENDIF
652    #endif
653    
654    #ifdef ALLOW_DEBUG
655          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
656         &   CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
657    #endif
658    
659        RETURN        RETURN
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