/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.68 by adcroft, Tue May 29 14:01:37 2001 UTC revision 1.143 by gforget, Mon Oct 26 21:48:43 2009 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_FIELDS.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
144  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid :: Thread number for this instance of the routine.
145        _RL myTime        _RL myTime
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    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
291          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
292           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
293            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
294  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
295             ConvectCount(i,j,k) = 0.             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
296             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  cph(
297             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  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            ENDDO            ENDDO
302           ENDDO           ENDDO
303          ENDDO          ENDDO
   
         iMin = 1-OLx+1  
         iMax = sNx+OLx  
         jMin = 1-OLy+1  
         jMax = sNy+OLy  
   
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 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 */  
   
 C--     Start of diagnostic loop  
         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  
304  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
305              CALL FIND_RHO(          DO j=1-OLy,sNy+OLy
306       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,           DO i=1-OLx,sNx+OLx
307       I        theta, salt,            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
308       O        rhoK,            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
309       I        myThid )            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
310              IF (k.GT.1) THEN            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
311  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC            phiHydF (i,j)  = 0. _d 0
312  CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte            phiHydC (i,j)  = 0. _d 0
313  CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte            dPhiHydX(i,j)  = 0. _d 0
314  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */            dPhiHydY(i,j)  = 0. _d 0
315               CALL FIND_RHO(            phiSurfX(i,j)  = 0. _d 0
316       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,            phiSurfY(i,j)  = 0. _d 0
317       I        theta, salt,            guDissip(i,j)  = 0. _d 0
318       O        rhoKm1,            gvDissip(i,j)  = 0. _d 0
319       I        myThid )  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
320              ENDIF            phiHydLow(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
321              CALL GRAD_SIGMA(  # ifdef NONLIN_FRSURF
322       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
323       I             rhoK, rhoKm1, rhoK,            dWtransC(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
324       O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,            dWtransU(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
325       I             myThid )            dWtransV(i,j,bi,bj) = 0. _d 0
326            ENDIF  #  endif
327    # endif
328  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection  #endif
329  c ==> should use sigmaR !!!           ENDDO
           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)  
330          ENDDO          ENDDO
331    
332  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  C--     Start computation of dynamics
333  cph avoids recomputation of integrate_for_w          iMin = 0
334  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte          iMax = sNx+1
335  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */          jMin = 0
336            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  
337    
338  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
339  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) =
340  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  
341  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
342    
343  #endif  /* ALLOW_GMREDI */  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
344    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
345  #ifdef  ALLOW_KPP          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
346  C--     Compute KPP mixing coefficients            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
347          IF (useKPP) THEN       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
348            CALL KPP_CALC(       I         etaN,
349       I                  bi, bj, myTime, myThid )       O         phiSurfX,phiSurfY,
350  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I         myThid )
         ELSE  
           CALL KPP_CALC_DUMMY(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
351          ENDIF          ENDIF
352    
353  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
354  CADJ STORE KPPghat   (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
355  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
356  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  #ifdef ALLOW_KPP
357  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
358  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
359  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  
360  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
361    
362  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
363  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--     Calculate the total vertical viscosity
364           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          CALL CALC_VISCOSITY(
365       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I            bi,bj, iMin,iMax,jMin,jMax,
366       I        maskUp,       O            KappaRU, KappaRV,
367       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       I            myThid )
368       I        myThid)  #else
369  #endif          DO k=1,Nr
370             DO j=1-OLy,sNy+OLy
371  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)            DO i=1-OLx,sNx+OLx
372  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.             KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
373           IF ( tempStepping ) THEN             KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
374             CALL CALC_GT(            ENDDO
375       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,           ENDDO
      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)  
376          ENDDO          ENDDO
377    #endif
378    
   
 #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  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
             idkey = iikey + 1  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,  
      U         gTNm1,  
      I         myThid )  
          ENDIF  
   
          IF (saltStepping) THEN  
379  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
380           idkey = iikey + 2  CADJ STORE KappaRU(:,:,:)
381  CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
382    CADJ STORE KappaRV(:,:,:)
383    CADJ &     = comlev1_bibj, key=idynkey, byte=isbyte
384  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #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  
385    
386  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
387          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
# Line 617  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 391  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
391  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
392    
393            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
394              kp1  = MIN(k+1,Nr)
395            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
396            kDown= 1+MOD(k,2)            kDown= 1+MOD(k,2)
397    
398    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
399             kkey = (idynkey-1)*Nr + k
400    c
401    CADJ STORE totphihyd (:,:,k,bi,bj)
402    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
403    CADJ STORE phihydlow (:,:,bi,bj)
404    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
405    CADJ STORE theta (:,:,k,bi,bj)
406    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
407    CADJ STORE salt  (:,:,k,bi,bj)
408    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
409    CADJ STORE gt(:,:,k,bi,bj)
410    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
411    CADJ STORE gs(:,:,k,bi,bj)
412    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
413    # ifdef NONLIN_FRSURF
414    cph-test
415    CADJ STORE  phiHydC (:,:)
416    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
417    CADJ STORE  phiHydF (:,:)
418    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
419    CADJ STORE  gudissip (:,:)
420    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
421    CADJ STORE  gvdissip (:,:)
422    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
423    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
424    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
425    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
426    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
427    CADJ STORE gu(:,:,k,bi,bj)
428    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
429    CADJ STORE gv(:,:,k,bi,bj)
430    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
431    CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj)
432    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
433    CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj)
434    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
435    #  ifdef ALLOW_CD_CODE
436    CADJ STORE unm1(:,:,k,bi,bj)
437    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
438    CADJ STORE vnm1(:,:,k,bi,bj)
439    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
440    CADJ STORE uVelD(:,:,k,bi,bj)
441    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
442    CADJ STORE vVelD(:,:,k,bi,bj)
443    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
444    #  endif
445    # endif
446    # ifdef ALLOW_DEPTH_CONTROL
447    CADJ STORE  fVerU (:,:,:)
448    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
449    CADJ STORE  fVerV (:,:,:)
450    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
451    # endif
452    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
453    
454  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
455  C        phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
456  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping           IF ( implicitIntGravWave ) THEN
          IF (staggerTimeStep) THEN  
457             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
458       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
459       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
460       U        phiHyd,       U        phiHydF,
461       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
462         I        myTime, myIter, myThid )
463           ELSE           ELSE
464             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
465       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
466       I        theta, salt,       I        theta, salt,
467       U        phiHyd,       U        phiHydF,
468       I        myThid )       O        phiHydC, dPhiHydX, dPhiHydY,
469         I        myTime, myIter, myThid )
470           ENDIF           ENDIF
471    
472  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
473  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gU, gV, etc...
474           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
475             CALL CALC_MOM_RHS(  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
476    # ifdef NONLIN_FRSURF
477    #  ifndef DISABLE_RSTAR_CODE
478    CADJ STORE dWtransC(:,:,bi,bj)
479    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
480    CADJ STORE dWtransU(:,:,bi,bj)
481    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
482    CADJ STORE dWtransV(:,:,bi,bj)
483    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
484    #  endif
485    # endif
486    #endif
487               IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) THEN
488    #ifdef ALLOW_MOM_FLUXFORM
489    C
490                  CALL MOM_FLUXFORM(
491       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
492       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         KappaRU, KappaRV,
493       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
494       I         myTime, myThid)       O         guDissip, gvDissip,
495         I         myTime, myIter, myThid)
496    #endif
497               ELSE
498    #ifdef ALLOW_MOM_VECINV
499    C
500    # ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
501    #  ifdef NONLIN_FRSURF
502    CADJ STORE fVerU(:,:,:)
503    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
504    CADJ STORE fVerV(:,:,:)
505    CADJ &     = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
506    #  endif
507    # endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
508    C
509                 CALL MOM_VECINV(
510         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
511         I         KappaRU, KappaRV,
512         U         fVerU, fVerV,
513         O         guDissip, gvDissip,
514         I         myTime, myIter, myThid)
515    #endif
516               ENDIF
517    C
518             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
519       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
520       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         dPhiHydX,dPhiHydY, phiSurfX, phiSurfY,
521       I         myIter, myThid)       I         guDissip, gvDissip,
522         I         myTime, myIter, myThid)
523    
524  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
525  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
526           IF (useOBCS) THEN             IF (useOBCS) THEN
527             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
528           END IF             ENDIF
529  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
530    
 #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 */  
531           ENDIF           ENDIF
532    
533    
534  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
535          ENDDO          ENDDO
536    
537    C--     Implicit Vertical advection & viscosity
538    #if (defined (INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE) && defined (ALLOW_MOM_COMMON))
539  C--     Implicit viscosity          IF ( momImplVertAdv ) THEN
540          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN            CALL MOM_U_IMPLICIT_R( kappaRU,
541         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
542              CALL MOM_V_IMPLICIT_R( kappaRV,
543         I                           bi, bj, myTime, myIter, myThid )
544            ELSEIF ( implicitViscosity ) THEN
545    #else /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
546            IF     ( implicitViscosity ) THEN
547    #endif /* INCLUDE_IMPLVERTADV_CODE */
548  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
549            idkey = iikey + 3  CADJ STORE KappaRU(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
550  CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gU(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
551  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
552            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
553       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
554       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         -1, KappaRU,recip_HFacW,
555       U         gUNm1,       U         gU,
556       I         myThid )       I         myThid )
557  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
558            idkey = iikey + 4  CADJ STORE KappaRV(:,:,:) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
559  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte  CADJ STORE gV(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=idynkey, byte=isbyte
560  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
561            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
562       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
563       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         -2, KappaRV,recip_HFacS,
564       U         gVNm1,       U         gV,
565       I         myThid )       I         myThid )
566            ENDIF
567    
568  #ifdef   ALLOW_OBCS  #ifdef   ALLOW_OBCS
569  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
570           IF (useOBCS) THEN          IF ( useOBCS .AND.(implicitViscosity.OR.momImplVertAdv) ) THEN
571             DO K=1,Nr             DO K=1,Nr
572               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gU, gV, myThid )
573             ENDDO             ENDDO
574           END IF          ENDIF
575  #endif   /* ALLOW_OBCS */  #endif   /* ALLOW_OBCS */
576    
577  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    ALLOW_CD_CODE
578            IF (implicitViscosity.AND.useCDscheme) THEN
579  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
580            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  
581  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
582            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
583       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
584       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         0, KappaRU,recip_HFacW,
585       U         vVelD,       U         vVelD,
586       I         myThid )       I         myThid )
587  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
588            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  
589  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
590            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
591       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
592       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         0, KappaRV,recip_HFacS,
593       U         uVelD,       U         uVelD,
594       I         myThid )       I         myThid )
 #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */  
 C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping  
595          ENDIF          ENDIF
596    #endif    /* ALLOW_CD_CODE */
597  Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  C--     End implicit Vertical advection & viscosity
598  c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)  
599  c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN  C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
600  c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1  
601  c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)  #ifdef ALLOW_NONHYDROSTATIC
602  c       ENDIF  C--   Step forward W field in N-H algorithm
603  Cjmc(end)          IF ( nonHydrostatic ) THEN
604    #ifdef ALLOW_DEBUG
605  #ifdef ALLOW_TIMEAVE           IF ( debugLevel .GE. debLevB )
606          IF (taveFreq.GT.0.) THEN       &     CALL DEBUG_CALL('CALC_GW', myThid )
607            CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,  #endif
608       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)           CALL TIMER_START('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
609            IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN           CALL CALC_GW(
610              CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,       I                 bi,bj, KappaRU, KappaRV,
611       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)       I                 myTime, myIter, myThid )
           ENDIF  
612          ENDIF          ENDIF
613  #endif /* ALLOW_TIMEAVE */          IF ( nonHydrostatic.OR.implicitIntGravWave )
614         &   CALL TIMESTEP_WVEL( bi,bj, myTime, myIter, myThid )
615            IF ( nonHydrostatic )
616         &   CALL TIMER_STOP ('CALC_GW          [DYNAMICS]',myThid)
617    #endif
618    
619    C---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7-|--+----|
620    
621    C-    end of bi,bj loops
622         ENDDO         ENDDO
623        ENDDO        ENDDO
624    
625    #ifdef ALLOW_OBCS
626          IF (useOBCS) THEN
627           CALL OBCS_PRESCRIBE_EXCHANGES(myThid)
628          ENDIF
629    #endif
630    
631    Cml(
632    C     In order to compare the variance of phiHydLow of a p/z-coordinate
633    C     run with etaH of a z/p-coordinate run the drift of phiHydLow
634    C     has to be removed by something like the following subroutine:
635    C      CALL REMOVE_MEAN_RL( 1, phiHydLow, maskH, maskH, rA, drF,
636    C     &                'phiHydLow', myTime, myThid )
637    Cml)
638    
639    #ifdef ALLOW_DIAGNOSTICS
640          IF ( useDiagnostics ) THEN
641    
642           CALL DIAGNOSTICS_FILL(totPhihyd,'PHIHYD  ',0,Nr,0,1,1,myThid)
643           CALL DIAGNOSTICS_FILL(phiHydLow,'PHIBOT  ',0, 1,0,1,1,myThid)
644    
645           tmpFac = 1. _d 0
646           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(totPhihyd,tmpFac,2,
647         &                                 'PHIHYDSQ',0,Nr,0,1,1,myThid)
648    
649           CALL DIAGNOSTICS_SCALE_FILL(phiHydLow,tmpFac,2,
650         &                                 'PHIBOTSQ',0, 1,0,1,1,myThid)
651    
652          ENDIF
653    #endif /* ALLOW_DIAGNOSTICS */
654    
655    #ifdef ALLOW_DEBUG
656          If ( debugLevel .GE. debLevB ) THEN
657           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
658           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
659           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
660           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
661           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
662           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
663           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gU,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
664           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gV,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
665           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gT,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
666           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gS,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
667    #ifndef ALLOW_ADAMSBASHFORTH_3
668           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,guNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
669           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
670           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
671           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,gsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
672    #endif
673          ENDIF
674    #endif
675    
676    #ifdef DYNAMICS_GUGV_EXCH_CHECK
677    C- jmc: For safety checking only: This Exchange here should not change
678    C       the solution. If solution changes, it means something is wrong,
679    C       but it does not mean that it is less wrong with this exchange.
680          IF ( debugLevel .GT. debLevB ) THEN
681           CALL EXCH_UV_XYZ_RL(gU,gV,.TRUE.,myThid)
682          ENDIF
683    #endif
684    
685    #ifdef ALLOW_DEBUG
686          IF ( debugLevel .GE. debLevB )
687         &   CALL DEBUG_LEAVE( 'DYNAMICS', myThid )
688    #endif
689    
690        RETURN        RETURN
691        END        END
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