/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.53 by heimbach, Mon Sep 11 23:07:29 2000 UTC revision 1.68 by adcroft, Tue May 29 14:01:37 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
# Line 25  C     \================================= Line 26  C     \=================================
26  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
27  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
28  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
29  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
30  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
31  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
# Line 33  C     == Global variables === Line 33  C     == Global variables ===
33  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
34  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
35  # include "tamc_keys.h"  # include "tamc_keys.h"
36    # include "FFIELDS.h"
37  # ifdef ALLOW_KPP  # ifdef ALLOW_KPP
38  #  include "KPP.h"  #  include "KPP.h"
39  # endif  # endif
40    # ifdef ALLOW_GMREDI
41    #  include "GMREDI.h"
42    # endif
43  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
44    
45    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
46    #include "TIMEAVE_STATV.h"
47    #endif
48    
49  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
50  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
51  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
# Line 50  C     == Local variables Line 58  C     == Local variables
58  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas
59  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow
60  C                              transport  C                              transport
61  C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  C                              o uTrans: Zonal transport
62  C                              o vTrans: Meridional transport  C                              o vTrans: Meridional transport
63  C                              o rTrans: Vertical transport  C                              o rTrans: Vertical transport
64  C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points
65  C                                        lower cell faces.  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
 C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  
 C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  
 C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  
 C                              o xTerm: Mixing term  
 C                              o cTerm: Coriolis term  
 C                              o mTerm: Metric term  
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
66  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
67  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
68  C                                      variable.  C                                      variable.
69  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, level above and level  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
 C                      below.  
 C     rhoKP1                                                                    
 C     buoyK, buoyKM1 - Buoyancy at current level and level above.  
70  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
71  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
72  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
73  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
74  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
75  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
76  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
77  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.
78  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).
79  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
# Line 90  C     bi, bj Line 82  C     bi, bj
82  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
83  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
84  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
85    C     tauAB - Adams-Bashforth timestepping weight: 0=forward ; 1/2=Adams-Bashf.
86        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS xA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
87        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS yA      (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
88        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL uTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
89        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL vTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
90        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rTrans  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RS maskC   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
91        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RS maskUp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL aTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL xTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL cTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL mTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pTerm   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fZon    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL fMer    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
92        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
93        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
94        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
95        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
96        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
97        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhokp1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
98        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
99        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
100        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
       _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
101        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
102        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
103        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
# Line 125  C                      index into fVerTe Line 105  C                      index into fVerTe
105        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
106        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
107        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
108          _RL tauAB
109    
110  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
 C #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  
111        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
 C #endif  
112    
113        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
114        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
115        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
116        INTEGER i, j        INTEGER i, j
117        INTEGER k, km1, kup, kDown        INTEGER k, km1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
       INTEGER    isbyte  
       PARAMETER( isbyte = 4 )  
   
       INTEGER act1, act2, act3, act4  
       INTEGER max1, max2, max3  
       INTEGER iikey, kkey  
       INTEGER maximpl  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
118    
119    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
120    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
121    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
122    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
123    Cjmc(end)
124    
125  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
126  C  C
127  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 162  C       "Calculation of Gs" Line 136  C       "Calculation of Gs"
136  C       ===================  C       ===================
137  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
138  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
139  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
140  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
141  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
142  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
143  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
144  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
145  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
146  C  C
147  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
148  C       ================================  C       ================================
# Line 209  C     uninitialised but inert locations. Line 182  C     uninitialised but inert locations.
182          yA(i,j)      = 0. _d 0          yA(i,j)      = 0. _d 0
183          uTrans(i,j)  = 0. _d 0          uTrans(i,j)  = 0. _d 0
184          vTrans(i,j)  = 0. _d 0          vTrans(i,j)  = 0. _d 0
         aTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         xTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         cTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
185          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
186           phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
187           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
188           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
189           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 226  C     uninitialised but inert locations. Line 192  C     uninitialised but inert locations.
192          ENDDO          ENDDO
193          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
194          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
195          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
196          rhoTMP (i,j) = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
         buoyKM1(i,j) = 0. _d 0  
         buoyK  (i,j) = 0. _d 0  
         maskC  (i,j) = 0. _d 0  
197         ENDDO         ENDDO
198        ENDDO        ENDDO
199    
# Line 244  CHPF$ INDEPENDENT Line 207  CHPF$ INDEPENDENT
207    
208  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
209  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
210  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,rVel,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV
211  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,maskc,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA
212  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV
213  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
214  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
# Line 273  C--     Set up work arrays that need val Line 236  C--     Set up work arrays that need val
236          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
237           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
238            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            rTrans(i,j)   = 0. _d 0
           rVel  (i,j,1) = 0. _d 0  
           rVel  (i,j,2) = 0. _d 0  
239            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0
240            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0
241            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0
# Line 283  C--     Set up work arrays that need val Line 244  C--     Set up work arrays that need val
244            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0            fVerU (i,j,2) = 0. _d 0
245            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV (i,j,1) = 0. _d 0
246            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV (i,j,2) = 0. _d 0
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
247           ENDDO           ENDDO
248          ENDDO          ENDDO
249    
250          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
251           DO j=1-OLy,sNy+OLy           DO j=1-OLy,sNy+OLy
252            DO i=1-OLx,sNx+OLx            DO i=1-OLx,sNx+OLx
253  #ifdef INCLUDE_CONVECT_CALL  C This is currently also used by IVDC and Diagnostics
254             ConvectCount(i,j,k) = 0.             ConvectCount(i,j,k) = 0.
 #endif  
255             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0
256             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0             KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0
257            ENDDO            ENDDO
# Line 305  C--     Set up work arrays that need val Line 264  C--     Set up work arrays that need val
264          jMax = sNy+OLy          jMax = sNy+OLy
265    
266    
         k = 1  
         BOTTOM_LAYER = k .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
 C--     Calculate gradient of surface pressure  
         CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       etaSurfX,etaSurfY,  
      I       myThid)  
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
   
 #ifdef ALLOW_OBCS  
         IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
            CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, k, myThid )  
         END IF  
 #endif  
   
         IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--      Update fields in layer below according to tendency terms  
          CALL CORRECTION_STEP(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,  
      I        etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
          IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, k+1, myThid )  
          END IF  
 #endif  
         ENDIF  
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
267  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
268  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
269  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
270    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
271    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
272  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 #endif  
273    
274          IF (.NOT. BOTTOM_LAYER) THEN  C--     Start of diagnostic loop
275            DO k=Nr,1,-1
 C--      Check static stability with layer below  
 C--      and mix as needed.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj) = comlev1_bibj  
 CADJ &   , key = ikey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj) = comlev1_bibj  
 CADJ &   , key = ikey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k+1, k, eosType,  
      O      rhoKp1,  
      I      myThid )  
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
276    
277  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
278  CADJ STORE rhoKm1(:,:)  = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  C? Patrick, is this formula correct now that we change the loop range?
279  CADJ STORE rhoKp1(:,:)  = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  C? Do we still need this?
280  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  cph kkey formula corrected.
281           CALL CONVECT(  cph Needed for rhok, rhokm1, in the case useGMREDI.
282       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoKm1,rhoKp1,           kkey = (ikey-1)*Nr + k
283       U       ConvectCount,  CADJ STORE rhokm1(:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
284       I       myTime,myIter,myThid)  CADJ STORE rhok  (:,:) = comlev1_bibj_k ,       key=kkey, byte=isbyte
285    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
286    
287    C--       Integrate continuity vertically for vertical velocity
288              CALL INTEGRATE_FOR_W(
289         I                         bi, bj, k, uVel, vVel,
290         O                         wVel,
291         I                         myThid )
292    
293    #ifdef    ALLOW_OBCS
294    #ifdef    ALLOW_NONHYDROSTATIC
295    C--       Apply OBC to W if in N-H mode
296              IF (useOBCS.AND.nonHydrostatic) THEN
297                CALL OBCS_APPLY_W( bi, bj, k, wVel, myThid )
298              ENDIF
299    #endif    /* ALLOW_NONHYDROSTATIC */
300    #endif    /* ALLOW_OBCS */
301    
302    C--       Calculate gradients of potential density for isoneutral
303    C         slope terms (e.g. GM/Redi tensor or IVDC diffusivity)
304    c         IF ( k.GT.1 .AND. (useGMRedi.OR.ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
305              IF ( useGMRedi .OR. (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) ) THEN
306    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
307    CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
308    CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
309    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
310                CALL FIND_RHO(
311         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,
312         I        theta, salt,
313         O        rhoK,
314         I        myThid )
315                IF (k.GT.1) THEN
316  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
317  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj),theta(:,:,k,bi,bj)  CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
318  CADJ &     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj),salt (:,:,k,bi,bj)  
 CADJ &     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  
319  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
320                 CALL FIND_RHO(
321         I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,
322         I        theta, salt,
323         O        rhoKm1,
324         I        myThid )
325                ENDIF
326                CALL GRAD_SIGMA(
327         I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
328         I             rhoK, rhoKm1, rhoK,
329         O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
330         I             myThid )
331              ENDIF
332    
333  #endif  C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection
334    c ==> should use sigmaR !!!
335  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection            IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
336              CALL CALC_IVDC(              CALL CALC_IVDC(
337       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoKm1,rhoKp1,       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
338       U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,       I        rhoKm1, rhoK,
339       I       myTime,myIter,myThid)       U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,
340           ENDIF       I        myTime, myIter, myThid)
341              ENDIF
 C--      Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,  
      O      rhoKm1,  
      I      myThid )  
 #endif  
         ENDIF  
   
 C--     Calculate buoyancy  
         CALL CALC_BUOYANCY(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,rhoKm1,  
      O      buoyKm1,  
      I      myThid )  
   
 C--     Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--     phiHyd(z=0)=0  
         CALL CALC_PHI_HYD(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,buoyKm1,buoyKm1,  
      U      phiHyd,  
      I      myThid )  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
         CALL GRAD_SIGMA(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I            rhoKm1, rhoKm1, rhoKm1,  
      O            sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I            myThid )  
 #endif  
   
 C--     Start of downward loop  
         DO k=2,Nr  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
          BOTTOM_LAYER = k .EQ. Nr  
   
 #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--       Update fields in layer below according to tendency terms  
           CALL CORRECTION_STEP(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,  
      I         etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
           IF (openBoundaries) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE uvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE vvel (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
              CALL APPLY_OBCS1( bi, bj, k+1, myThid )  
           END IF  
 #endif  
          ENDIF  
 #endif /* DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP */  
342    
343  C--      Density of k level (below W(k)) reference to k level  C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)
344  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL          ENDDO
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  k, k, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
345    
346  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
347  CADJ STORE rhoK(:,:)  = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  cph avoids recomputation of integrate_for_w
348    CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
349  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
350    
351           IF (.NOT. BOTTOM_LAYER) THEN  #ifdef  ALLOW_OBCS
352    C--     Calculate future values on open boundaries
353            IF (useOBCS) THEN
354              CALL OBCS_CALC( bi, bj, myTime+deltaT,
355         I            uVel, vVel, wVel, theta, salt,
356         I            myThid )
357            ENDIF
358    #endif  /* ALLOW_OBCS */
359    
360  C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  C--     Determines forcing terms based on external fields
361  C--       Density of k+1 level (below W(k+1)) reference to k level.  C       relaxation terms, etc.
362  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL          CALL EXTERNAL_FORCING_SURF(
363  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
364  CADJ STORE theta(:,:,k+1,bi,bj) = comlev1_bibj_k       I             myThid )
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k+1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  k+1, k, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
365  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
366  CADJ STORE rhoKp1(:,:) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  cph needed for KPP
367    CADJ STORE surfacetendencyU(:,:,bi,bj)
368    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
369    CADJ STORE surfacetendencyV(:,:,bi,bj)
370    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
371    CADJ STORE surfacetendencyS(:,:,bi,bj)
372    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
373    CADJ STORE surfacetendencyT(:,:,bi,bj)
374    CADJ &     = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
375  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
   
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
           CALL CONVECT(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoK,rhoKp1,  
      U        ConvectCount,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
   
 #endif  
376    
377  C--      Implicit Vertical Diffusion for Convection  #ifdef  ALLOW_GMREDI
          IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE rhoKm1(:,:) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL CALC_IVDC(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k+1,rhoKm1,rhoKp1,  
      U       ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I       myTime,myIter,myThid)  
          END IF  
378    
 C--       Recompute density after mixing  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
379  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
380  CADJ STORE theta(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  CADJ STORE sigmaX(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
381  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  CADJ STORE sigmaY(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
382  CADJ STORE salt (:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  CADJ STORE sigmaR(:,:,:) = comlev1, key=ikey, byte=isbyte
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
383  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
384            CALL FIND_RHO(  C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation
385       I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,          IF (useGMRedi) THEN
386       O       rhoK,            DO k=1,Nr
387       I       myThid )              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(
 #endif  
   
 C--            IF (.NOT. BOTTOM_LAYER) ends here  
          ENDIF  
   
 C--      Calculate buoyancy  
          CALL CALC_BUOYANCY(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,rhoK,  
      O       buoyK,  
      I       myThid )  
   
 C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  
 C--      phiHyd(z=0)=0  
          CALL CALC_PHI_HYD(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,buoyKm1,buoyK,  
      U        phiHyd,  
      I        myThid )  
   
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
 C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE theta(:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE salt (:,:,k-1,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
          CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,  
      O        rhoTmp,  
      I        myThid )  
 #endif  
   
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
          CALL GRAD_SIGMA(  
388       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
389       I             rhoK, rhotmp, rhoK,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
390       I             myThid )       I             myThid )
 #endif  
   
          DO J=jMin,jMax  
           DO I=iMin,iMax  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
            rhoKm1 (I,J) = rhoK(I,J)  
 #endif  
            buoyKm1(I,J) = buoyK(I,J)  
391            ENDDO            ENDDO
392           ENDDO  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
393            ELSE
 C--     end of k loop  
         ENDDO  
   
 #ifdef ALLOW_GMREDI  
         IF (useGMRedi) THEN  
394            DO k=1, Nr            DO k=1, Nr
395              CALL GMREDI_CALC_TENSOR(              CALL GMREDI_CALC_TENSOR_DUMMY(
396       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,       I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,
397       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,       I             sigmaX, sigmaY, sigmaR,
398       I             myThid )       I             myThid )
399            ENDDO            ENDDO
400    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
401          ENDIF          ENDIF
 #endif  
402    
403  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
404  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwx(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
405  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ STORE Kwy(:,:,:,bi,bj)   = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
406    CADJ STORE Kwz(:,:,:,bi,bj)   = 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  
   
 C--     dummy initialization to break data flow because  
 C--     calc_div_ghat has a condition for initialization  
         DO J=jMin,jMax  
            DO I=iMin,iMax  
               cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0.0  
            ENDDO  
         ENDDO  
407  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
408    
409    #endif  /* ALLOW_GMREDI */
410    
411  #ifdef ALLOW_KPP  #ifdef  ALLOW_KPP
412  C--   Compute KPP mixing coefficients  C--     Compute KPP mixing coefficients
413          IF (useKPP) THEN          IF (useKPP) THEN
   
           CALL TIMER_START('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
414            CALL KPP_CALC(            CALL KPP_CALC(
415       I                 bi, bj, myTime, myThid )       I                  bi, bj, myTime, myThid )
           CALL TIMER_STOP ('KPP_CALC               [DYNAMICS]', myThid)  
   
416  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
417          ELSE          ELSE
418            DO j=1-OLy,sNy+OLy            CALL KPP_CALC_DUMMY(
419              DO i=1-OLx,sNx+OLx       I                  bi, bj, myTime, myThid )
               KPPhbl (i,j,bi,bj) = 1.0  
               KPPfrac(i,j,bi,bj) = 0.0  
               DO k = 1,Nr  
                  KPPghat   (i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                  KPPviscAz (i,j,k,bi,bj) = viscAz  
                  KPPdiffKzT(i,j,k,bi,bj) = diffKzT  
                  KPPdiffKzS(i,j,k,bi,bj) = diffKzS  
               ENDDO  
             ENDDO  
           ENDDO  
420  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
421          ENDIF          ENDIF
422    
# Line 655  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj) Line 426  CADJ &   , KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
426  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)  CADJ &   , KPPdiffKzT(:,:,:,bi,bj)
427  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)  CADJ &   , KPPdiffKzS(:,:,:,bi,bj)
428  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)  CADJ &   , KPPfrac   (:,:  ,bi,bj)
429  CADJ &                 = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
430  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
431    
432  #endif /* ALLOW_KPP */  #endif  /* ALLOW_KPP */
   
 C--     Start of upward loop  
         DO k = Nr, 1, -1  
433    
434  C--      km1    Points to level above k (=k-1)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
435  C--      kup    Cycles through 1,2 to point to layer above  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
436  C--      kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)     = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
437    CADJ STORE theta(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
438    CADJ STORE salt (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
439    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
440    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
441    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
442    
443           km1  =max(1,k-1)  #ifdef ALLOW_AIM
444           kup  =1+MOD(k+1,2)  C       AIM - atmospheric intermediate model, physics package code.
445           kDown=1+MOD(k,2)  C note(jmc) : phiHyd=0 at this point but is not really used in Molteni Physics
446            IF ( useAIM ) THEN
447             CALL TIMER_START('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
448             CALL AIM_DO_ATMOS_PHYSICS( phiHyd, myTime, myThid )
449             CALL TIMER_STOP ('AIM_DO_ATMOS_PHYS      [DYNAMICS]', myThid)
450            ENDIF
451    #endif /* ALLOW_AIM */
452    
          iMin = 1-OLx+2  
          iMax = sNx+OLx-1  
          jMin = 1-OLy+2  
          jMax = sNy+OLy-1  
453    
454    C--     Start of thermodynamics loop
455            DO k=Nr,1,-1
456  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
457           kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  C? Patrick Is this formula correct?
458    cph Yes, but I rewrote it.
459  CADJ STORE rvel  (:,:,kDown) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  cph Also, the KappaR? need the index and subscript k!
460  CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte           kkey = (ikey-1)*Nr + k
461  CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
462  CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
463  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
464    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
465    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
466    
467              km1  = MAX(1,k-1)
468              kup  = 1+MOD(k+1,2)
469              kDown= 1+MOD(k,2)
470    
471              iMin = 1-OLx+2
472              iMax = sNx+OLx-1
473              jMin = 1-OLy+2
474              jMax = sNy+OLy-1
475    
476  C--      Get temporary terms used by tendency routines  C--      Get temporary terms used by tendency routines
477           CALL CALC_COMMON_FACTORS (           CALL CALC_COMMON_FACTORS (
478       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
479       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,       O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
480       I        myThid)       I        myThid)
481    
482  #ifdef ALLOW_OBCS  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
483          IF (openBoundaries) THEN  CADJ STORE KappaRT(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
484           CALL APPLY_OBCS3( bi, bj, k, kup, rTrans, rVel, myThid )  CADJ STORE KappaRS(:,:,k)    = comlev1_bibj_k, key=kkey, byte=isbyte
485          ENDIF  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
 #endif  
486    
487  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
488  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
489           CALL CALC_DIFFUSIVITY(           CALL CALC_DIFFUSIVITY(
490       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
491       I        maskC,maskUp,       I        maskUp,
492       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,       O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,
493       I        myThid)       I        myThid)
494  #endif  #endif
495  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
496           IF ( momStepping ) THEN  C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)
497            CALL CALC_MOM_RHS(  C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,  
      I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,  
      U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I         myTime, myThid)  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 #ifdef INCLUDE_CD_CODE  
          ELSE  
             DO j=1-OLy,sNy+OLy  
                DO i=1-OLx,sNx+OLx  
                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0  
                END DO  
             END DO  
 #endif  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
          ENDIF  
 C--      Calculate active tracer tendencies  
498           IF ( tempStepping ) THEN           IF ( tempStepping ) THEN
499            CALL CALC_GT(             CALL CALC_GT(
500       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
501       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
502       I         KappaRT,       I         KappaRT,
503       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       U         fVerT,
504       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
505               tauAB = 0.5d0 + abEps
506               CALL TIMESTEP_TRACER(
507         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
508         I         theta, gT,
509         U         gTnm1,
510         I         myIter, myThid)
511           ENDIF           ENDIF
512           IF ( saltStepping ) THEN           IF ( saltStepping ) THEN
513            CALL CALC_GS(             CALL CALC_GS(
514       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,
515       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,
516       I         KappaRS,       I         KappaRS,
517       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,       U         fVerS,
518       I         myTime, myThid)       I         myTime, myThid)
519               tauAB = 0.5d0 + abEps
520               CALL TIMESTEP_TRACER(
521         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,tauAB,
522         I         salt, gS,
523         U         gSnm1,
524         I         myIter, myThid)
525           ENDIF           ENDIF
526  #ifdef ALLOW_OBCS  
527  C--      Calculate future values on open boundaries  #ifdef   ALLOW_OBCS
          IF (openBoundaries) THEN  
 Caja      CALL CYCLE_OBCS( k, bi, bj, myThid )  
           CALL SET_OBCS( k, bi, bj, myTime+deltaTclock, myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
 C--      Prediction step (step forward all model variables)  
          CALL TIMESTEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I       myIter, myThid)  
 #ifdef ALLOW_OBCS  
528  C--      Apply open boundary conditions  C--      Apply open boundary conditions
529           IF (openBoundaries) THEN           IF (useOBCS) THEN
530  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC             CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
 CADJ STORE gunm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gvnm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE gwnm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
 CADJ &    
             CALL APPLY_OBCS2( bi, bj, k, myThid )  
531           END IF           END IF
532  #endif  #endif   /* ALLOW_OBCS */
533    
534  C--      Freeze water  C--      Freeze water
535           IF (allowFreezing) THEN           IF (allowFreezing) THEN
536  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
# Line 777  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte Line 540  CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte
540              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )              CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )
541           END IF           END IF
542    
543  #ifdef DIVG_IN_DYNAMICS  C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)
 C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  
          CALL CALC_DIV_GHAT(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I       xA,yA,  
      I       myThid)  
 #endif /* DIVG_IN_DYNAMICS */  
   
 C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  
 #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, k, kup, kDown,  
      I                           rVel, ConvectCount,  
      I                           myThid )  
          ENDIF  
 #endif  
   
   
 C--     k loop  
544          ENDDO          ENDDO
545    
546    
547  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
548             maximpl = 6  C? Patrick? What about this one?
549             iikey = (ikey-1)*maximpl  cph Keys iikey and idkey don't seem to be needed
550    cph since storing occurs on different tape for each
551    cph impldiff call anyways.
552    cph Thus, common block comlev1_impl isn't needed either.
553    cph Storing below needed in the case useGMREDI.
554            iikey = (ikey-1)*maximpl
555  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
556    
557  C--     Implicit diffusion  C--     Implicit diffusion
# Line 810  C--     Implicit diffusion Line 560  C--     Implicit diffusion
560           IF (tempStepping) THEN           IF (tempStepping) THEN
561  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
562              idkey = iikey + 1              idkey = iikey + 1
563    CADJ STORE gTNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
564  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
565              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
566       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
567       I         deltaTtracer, KappaRT,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,
568       U         gTNm1,       U         gTNm1,
569       I         myThid )       I         myThid )
570           END IF           ENDIF
571    
572           IF (saltStepping) THEN           IF (saltStepping) THEN
573  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
574           idkey = iikey + 2           idkey = iikey + 2
575    CADJ STORE gSNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
576  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
577              CALL IMPLDIFF(              CALL IMPLDIFF(
578       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
579       I         deltaTtracer, KappaRS,recip_HFacC,       I         deltaTtracer, KappaRS, recip_HFacC,
580       U         gSNm1,       U         gSNm1,
581       I         myThid )       I         myThid )
582             ENDIF
583    
584    #ifdef   ALLOW_OBCS
585    C--      Apply open boundary conditions
586             IF (useOBCS) THEN
587               DO K=1,Nr
588                 CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )
589               ENDDO
590           END IF           END IF
591    #endif   /* ALLOW_OBCS */
592    
593  C--     implicitDiffusion  C--     End If implicitDiffusion
594          ENDIF          ENDIF
595    
596  C--     Implicit viscosity  C--     Start computation of dynamics
597          IF (implicitViscosity) THEN          iMin = 1-OLx+2
598            iMax = sNx+OLx-1
599            jMin = 1-OLy+2
600            jMax = sNy+OLy-1
601    
602    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
603    C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
604            IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
605              CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
606         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
607         I         etaN,
608         O         phiSurfX,phiSurfY,
609         I         myThid )                        
610            ENDIF
611    
612           IF (momStepping) THEN  C--     Start of dynamics loop
613  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC          DO k=1,Nr
614           idkey = iikey + 3  
615  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
616    C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
617    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
618    
619              km1  = MAX(1,k-1)
620              kup  = 1+MOD(k+1,2)
621              kDown= 1+MOD(k,2)
622    
623    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
624    C        phiHyd(z=0)=0
625    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
626             IF (staggerTimeStep) THEN
627               CALL CALC_PHI_HYD(
628         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
629         I        gTnm1, gSnm1,
630         U        phiHyd,
631         I        myThid )
632             ELSE
633               CALL CALC_PHI_HYD(
634         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
635         I        theta, salt,
636         U        phiHyd,
637         I        myThid )
638             ENDIF
639    
640    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
641    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
642             IF ( momStepping ) THEN
643               CALL CALC_MOM_RHS(
644         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
645         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
646         U         fVerU, fVerV,
647         I         myTime, myThid)
648               CALL TIMESTEP(
649         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
650         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
651         I         myIter, myThid)
652    
653    #ifdef   ALLOW_OBCS
654    C--      Apply open boundary conditions
655             IF (useOBCS) THEN
656               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
657             END IF
658    #endif   /* ALLOW_OBCS */
659    
660    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
661    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
662             ELSE
663               DO j=1-OLy,sNy+OLy
664                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
665                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
666                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
667                 END DO
668               END DO
669    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
670    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
671             ENDIF
672    
673    
674    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
675            ENDDO
676    
677    
678    
679    C--     Implicit viscosity
680            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
681    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
682              idkey = iikey + 3
683    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
684    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
685            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
686       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
687       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
688       U         gUNm1,       U         gUNm1,
689       I         myThid )       I         myThid )
690  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
691           idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
692  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
693    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
694            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
695       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
696       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
697       U         gVNm1,       U         gVNm1,
698       I         myThid )       I         myThid )
699    
700  #ifdef INCLUDE_CD_CODE  #ifdef   ALLOW_OBCS
701    C--      Apply open boundary conditions
702             IF (useOBCS) THEN
703               DO K=1,Nr
704                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
705               ENDDO
706             END IF
707    #endif   /* ALLOW_OBCS */
708    
709  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
710           idkey = iikey + 5  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
711  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */            idkey = iikey + 5
712    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
713    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
714            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
715       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
716       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
717       U         vVelD,       U         vVelD,
718       I         myThid )       I         myThid )
719  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
720          idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
721  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
722    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
723            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
724       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
725       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
726       U         uVelD,       U         uVelD,
727       I         myThid )       I         myThid )
728    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
729  #endif  C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
   
 C--      momStepping  
          ENDIF  
   
 C--     implicitViscosity  
730          ENDIF          ENDIF
731    
732    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
733    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
734    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
735    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
736    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
737    c       ENDIF
738    Cjmc(end)
739    
740    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
741            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
742              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
743         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
744              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
745                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
746         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
747              ENDIF
748            ENDIF
749    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
750    
751         ENDDO         ENDDO
752        ENDDO        ENDDO
753    
   
754        RETURN        RETURN
755        END        END
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