/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.38 by cnh, Fri Nov 6 22:44:45 1998 UTC revision 1.83.2.1 by adcroft, Tue Feb 26 16:04:47 2002 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_OPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
6    CBOP
7    C     !ROUTINE: DYNAMICS
8    C     !INTERFACE:
9        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
10  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
11  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
12  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
13  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
14  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
15  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
16  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
17  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
18  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
19  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
20  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
21  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
22  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
23  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
24  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
25  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
26  C     \==========================================================/  C     | =================
27    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
28    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
29    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
30    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
31    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
32    C     |
33    C     | "Calculation of Gs"
34    C     | ===================
35    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
36    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
37    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
38    C     |   b   = b(rho, theta)
39    C     |   K31 = K31 ( rho )
40    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
41    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
42    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
43    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
44    C     |
45    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
46    C     | ================================
47    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
48    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
49    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
50    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
51    C     | later with a surface pressure gradient.
52    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
53    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
54    C     | is also *only* a prediction.
55    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
56    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
57    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
58    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
59    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
60    C     | With implicit diffusion:
61    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
62    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
63    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
64    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
65    C     |
66    C     *==========================================================*
67    C     \ev
68    C     !USES:
69          IMPLICIT NONE
70  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
71  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
72  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
73  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
74  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
75    #include "GRID.h"
76    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
77    #include "TR1.h"
78    #endif
79    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
80    # include "tamc.h"
81    # include "tamc_keys.h"
82    # include "FFIELDS.h"
83    # ifdef ALLOW_KPP
84    #  include "KPP.h"
85    # endif
86    # ifdef ALLOW_GMREDI
87    #  include "GMREDI.h"
88    # endif
89    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
90    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
91    #include "TIMEAVE_STATV.h"
92    #endif
93    
94    C     !CALLING SEQUENCE:
95    C     DYNAMICS()
96    C      |
97    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
98    C      |
99    C      |-- CALC_VISCOSITY
100    C      |
101    C      |-- CALC_PHI_HYD  
102    C      |
103    C      |-- MOM_FLUXFORM  
104    C      |
105    C      |-- MOM_VECINV    
106    C      |
107    C      |-- TIMESTEP      
108    C      |
109    C      |-- OBCS_APPLY_UV
110    C      |
111    C      |-- IMPLDIFF      
112    C      |
113    C      |-- OBCS_APPLY_UV
114    C      |
115    C      |-- CALL TIMEAVE_CUMUL_1T
116    C      |-- CALL DEBUG_STATS_RL
117    
118    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
119  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
120  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
121  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
122  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
123        _RL myTime        _RL myTime
124        INTEGER myIter        INTEGER myIter
125          INTEGER myThid
126    
127    C     !LOCAL VARIABLES:
128  C     == Local variables  C     == Local variables
129  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  
 C                              transport  
 C     rVel                     o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o rTrans: Vertical transport  
 C                              o rVel:   Vertical velocity at upper and  
 C                                        lower cell faces.  
 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  
130  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
131  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
132  C                                      variable.  C                                      variable.
133  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.  
134  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
135  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic  C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
136  C                      pressure anomaly  C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
137  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential  C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
138  C                      surface height  C                      surface height anomaly.
139  C                      anomaly.  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
140  C     etaSurfX,      - Holds surface elevation gradient in X and Y.  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
 C     etaSurfY  
 C     K13, K23, K33  - Non-zero elements of small-angle approximation  
 C                      diffusion tensor.  
 C     KapGM          - Spatially varying Visbeck et. al mixing coeff.  
 C     KappaRT,       - Total diffusion in vertical for T and S.  
 C     KappaRS          (background + spatially varying, isopycnal term).  
141  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
142  C     jMin, jMax       are applied.  C     jMin, jMax       are applied.
143  C     bi, bj  C     bi, bj
144  C     k, kUp,        - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
145  C     kDown, kM1       are switched with layer to be the appropriate  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
146  C                      index into fVerTerm.  C                      index into fVerTerm.
       _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)  
       _RL rVel    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RS maskC   (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)  
       _RL fVerT   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
147        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
148        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
149        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
150        _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)  
151        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
152        _RL buoyKM1 (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
153        _RL buoyK   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
154        _RL rhotmp  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
155        _RL etaSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
156        _RL etaSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
157        _RL K13     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
158        _RL K23     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
       _RL K33     (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
       _RL KapGM   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL KappaRT (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
       _RL KappaRS (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)  
159    
160        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
161        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
162        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
163        INTEGER i, j        INTEGER i, j
164        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
       LOGICAL BOTTOM_LAYER  
165    
166    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
167    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
168    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
169    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
170    Cjmc(end)
171    
172  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
173  C  C
174  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 138  C Line 182  C
182  C       "Calculation of Gs"  C       "Calculation of Gs"
183  C       ===================  C       ===================
184  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
185  C       phiHydysics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         rVel = sum_r ( div. u[n] )  
186  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
187  C         b   = b(rho, theta)  C         b   = b(rho, theta)
188  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
189  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
190  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], rVel, b, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
191  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
192  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], rVel, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
193  C  C
194  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
195  C       ================================  C       ================================
# Line 169  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 212  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
212  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
213  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
214  C---  C---
215    CEOP
216    
217  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
218  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 177  C     point numbers. This prevents spuri Line 221  C     point numbers. This prevents spuri
221  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
222        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
223         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
224          xA(i,j)      = 0. _d 0          DO k=1,Nr
225          yA(i,j)      = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
226          uTrans(i,j)  = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
227          vTrans(i,j)  = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
228          aTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
229          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
230          cTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaR(i,j,k) = 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  
         DO K=1,Nr  
          phiHyd (i,j,k)  = 0. _d 0  
          K13(i,j,k)  = 0. _d 0  
          K23(i,j,k)  = 0. _d 0  
          K33(i,j,k)  = 0. _d 0  
          KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  
231          ENDDO          ENDDO
232          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
233          rhok   (i,j) = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
234          rhoKP1 (i,j) = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
235          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  
236         ENDDO         ENDDO
237        ENDDO        ENDDO
238    
239    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
240    C--   HPF directive to help TAMC
241    CHPF$ INDEPENDENT
242    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
243    
244        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
245    
246    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
247    C--    HPF directive to help TAMC
248    CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
249    CHPF$&                  ,phiHyd
250    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
251    CHPF$&                  )
252    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
253    
254         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
255    
256    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
257              act1 = bi - myBxLo(myThid)
258              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
259              act2 = bj - myByLo(myThid)
260              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
261              act3 = myThid - 1
262              max3 = nTx*nTy
263              act4 = ikey_dynamics - 1
264              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
265         &                      + act3*max1*max2
266         &                      + act4*max1*max2*max3
267    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
268    
269  C--     Set up work arrays that need valid initial values  C--     Set up work arrays that need valid initial values
270          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
271           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
272            rTrans(i,j)   = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
273            rVel  (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
274            rVel  (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
275            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
           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  
           phiHyd(i,j,1) = 0. _d 0  
           K13   (i,j,1) = 0. _d 0  
           K23   (i,j,1) = 0. _d 0  
           K33   (i,j,1) = 0. _d 0  
           KapGM (i,j)   = GMkbackground  
276           ENDDO           ENDDO
277          ENDDO          ENDDO
278    
279          iMin = 1-OLx+1  C--     Start computation of dynamics
280          iMax = sNx+OLx          iMin = 1-OLx+2
281          jMin = 1-OLy+1          iMax = sNx+OLx-1
282          jMax = sNy+OLy          jMin = 1-OLy+2
283            jMax = sNy+OLy-1
284    
285          K = 1  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
286          BOTTOM_LAYER = K .EQ. Nr  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
287    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
288  #ifdef DO_PIPELINED_CORRECTION_STEP  
289  C--     Calculate gradient of surface pressure  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
290          CALL CALC_GRAD_ETA_SURF(  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
291       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
292       O       etaSurfX,etaSurfY,            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
293       I       myThid)       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
294  C--     Update fields in top level according to tendency terms       I         etaN,
295          CALL CORRECTION_STEP(       O         phiSurfX,phiSurfY,
296       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I         myThid )                        
      I       etaSurfX,etaSurfY,myTime,myThid)  
         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)  
297          ENDIF          ENDIF
 #endif  
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K, K, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 #endif  
298    
299          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
300  C--      Check static stability with layer below  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
301  C--      and mix as needed.  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
302  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  #ifdef ALLOW_KPP
303           CALL FIND_RHO(  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
304       I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K+1, K, eosType,  CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
305       O      rhoKp1,  #endif /* ALLOW_KPP */
306       I      myThid )  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
307  #endif  
308  #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
309           CALL CONVECT(  C--      Calculate the total vertical diffusivity
310       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoKm1,rhoKp1,          DO k=1,Nr
311       I       myTime,myIter,myThid)           CALL CALC_VISCOSITY(
312  #endif       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
313  C--      Recompute density after mixing       O        KappaRU,KappaRV,
314  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL       I        myThid)
315           CALL FIND_RHO(         ENDDO
      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 )  
   
         DO K=2,Nr  
          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)  
          ENDIF  
 #endif  
 C--      Density of K level (below W(K)) reference to K level  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
          CALL FIND_RHO(  
      I      bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O      rhoK,  
      I      myThid )  
 #endif  
          IF ( .NOT. BOTTOM_LAYER ) THEN  
 C--       Check static stability with layer below and mix as needed.  
 C--       Density of K+1 level (below W(K+1)) reference to K level.  
 #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL  
           CALL FIND_RHO(  
      I       bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K+1, K, eosType,  
      O       rhoKp1,  
      I       myThid )  
 #endif  
 #ifdef  INCLUDE_CONVECT_CALL  
           CALL CONVECT(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K+1,rhoK,rhoKp1,  
      I        myTime,myIter,myThid)  
 #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       rhoK,  
      I       myThid )  
316  #endif  #endif
317           ENDIF  
318  C--      Calculate buoyancy  C--     Start of dynamics loop
319           CALL CALC_BUOYANCY(          DO k=1,Nr
320       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoK,  
321       O       buoyK,  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
322       I       myThid )  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
323    C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
324    
325              km1  = MAX(1,k-1)
326              kp1  = MIN(k+1,Nr)
327              kup  = 1+MOD(k+1,2)
328              kDown= 1+MOD(k,2)
329    
330    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
331             kkey = (ikey-1)*Nr + k
332    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
333    
334  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of  C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
335  C--      phiHyd(z=0)=0  C        phiHyd(z=0)=0
336           CALL CALC_PHI_HYD(  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
337       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,buoyKm1,buoyK,           IF (staggerTimeStep) THEN
338               CALL CALC_PHI_HYD(
339         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
340         I        gT, gS,
341       U        phiHyd,       U        phiHyd,
342       I        myThid )       I        myThid )
343  C--      Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation           ELSE
344  #ifdef  INCLUDE_FIND_RHO_CALL             CALL CALC_PHI_HYD(
345           CALL FIND_RHO(       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
346       I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K-1, K, eosType,       I        theta, salt,
347       O        rhoTmp,       U        phiHyd,
      I        myThid )  
 #endif  
 #ifdef  INCLUDE_CALC_ISOSLOPES_CALL  
          CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I        rhoKm1, rhoK, rhotmp,  
      O        K13, K23, K33, KapGM,  
348       I        myThid )       I        myThid )
349  #endif           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)  
           ENDDO  
          ENDDO  
         ENDDO ! K  
   
         DO K = Nr, 1, -1  
350    
351           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
352           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
          kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer  
          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,kM1,kUp,kDown,  
      O        xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,maskUp,  
      I        myThid)  
 #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  
 C--      Calculate the total vertical diffusivity  
          CALL CALC_DIFFUSIVITY(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  
      I        maskC,maskUp,KapGM,K33,  
      O        KappaRT,KappaRS,  
      I        myThid)  
 #endif  
 C--      Calculate accelerations in the momentum equations  
353           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
354            CALL CALC_MOM_RHS(  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
355       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
356       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,rVel,maskC,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
357       I         phiHyd,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
358       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,       U         fVerU, fVerV,
359       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,       I         myTime, myIter, myThid)
360       I         myTime, myThid)  #endif
361           ENDIF  #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
362  C--      Calculate active tracer tendencies             IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
363           IF ( tempStepping ) THEN       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
364            CALL CALC_GT(       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
365       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,       U         fVerU, fVerV,
366       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,       I         myTime, myIter, myThid)
367       I         K13,K23,KappaRT,KapGM,  #endif
368       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,             CALL TIMESTEP(
369       I         myTime, myThid)       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
370           ENDIF       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
371           IF ( saltStepping ) THEN       I         myIter, myThid)
372            CALL CALC_GS(  
373       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  #ifdef   ALLOW_OBCS
374       I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,maskC,  C--      Apply open boundary conditions
375       I         K13,K23,KappaRS,KapGM,           IF (useOBCS) THEN
376       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,             CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
377       I         myTime, myThid)           END IF
378           ENDIF  #endif   /* ALLOW_OBCS */
379  C--      Prediction step (step forward all model variables)  
380           CALL TIMESTEP(  #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
381       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
382       I       myThid)           ELSE
383  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields             DO j=1-OLy,sNy+OLy
384           CALL CALC_DIV_GHAT(               DO i=1-OLx,sNx+OLx
385       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,                 guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
386       I       xA,yA,                 gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
387       I       myThid)               END DO
388               END DO
389  C--      Cumulative diagnostic calculations (ie. time-averaging)  #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
390  #ifdef INCLUDE_DIAGNOSTICS_INTERFACE_CODE  #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
          IF (taveFreq.GT.0.) THEN  
           CALL DO_TIME_AVERAGES(  
      I                           myTime, myIter, bi, bj, K, kUp, kDown,  
      I                           K13, K23, rVel, KapGM,  
      I                           myThid )  
391           ENDIF           ENDIF
 #endif  
392    
         ENDDO ! K  
393    
394  C--     Implicit diffusion  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
395          IF (implicitDiffusion) THEN          ENDDO
396           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
397       I                  KappaRT,KappaRS,  
398       I                  myThid )  
399    C--     Implicit viscosity
400            IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
401    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
402              idkey = iikey + 3
403    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
404    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
405              CALL IMPLDIFF(
406         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
407         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
408         U         gUNm1,
409         I         myThid )
410    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
411              idkey = iikey + 4
412    CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
413    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
414              CALL IMPLDIFF(
415         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
416         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
417         U         gVNm1,
418         I         myThid )
419    
420    #ifdef   ALLOW_OBCS
421    C--      Apply open boundary conditions
422             IF (useOBCS) THEN
423               DO K=1,Nr
424                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
425               ENDDO
426             END IF
427    #endif   /* ALLOW_OBCS */
428    
429    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
430    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
431              idkey = iikey + 5
432    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
433    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
434              CALL IMPLDIFF(
435         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
436         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
437         U         vVelD,
438         I         myThid )
439    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
440              idkey = iikey + 6
441    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
442    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
443              CALL IMPLDIFF(
444         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
445         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
446         U         uVelD,
447         I         myThid )
448    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
449    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
450          ENDIF          ENDIF
451    
452    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
453    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
454    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
455    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
456    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
457    c       ENDIF
458    Cjmc(end)
459    
460    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
461            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
462              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
463         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
464            ENDIF
465    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
466    
467         ENDDO         ENDDO
468        ENDDO        ENDDO
469    
470  C     write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
471  C    &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
472  C     write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
473  C    &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=uVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
474  C     write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
475  C    &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:),mask=vVel(1:sNx,1:sNy,1,:,:).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
476  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(1) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
477  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
478  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,1),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,1).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
479  C     write(0,*) 'dynamics: rVel(2) ',         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
480  C    &            minval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
481  C    &            maxval(rVel(1:sNx,1:sNy,2),mask=rVel(1:sNx,1:sNy,2).NE.0.)         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
482  cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
483  cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
484  cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
485  cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
486  cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),        ENDIF
487  cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))  #endif
 C     write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: gS ',minval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(gS(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: S  ',minval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),  
 C    &                           maxval(salt(1:sNx,1:sNy,:,:,:))  
 C     write(0,*) 'dynamics: phiHyd ',minval(phiHyd/(Gravity*Rhonil),mask=phiHyd.NE.0.),  
 C    &                           maxval(phiHyd/(Gravity*Rhonil))  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gU, ' GU exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gV, ' GV exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gS, ' GS exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( gT, ' GT exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
 C     CALL PLOT_FIELD_XYZRL( phiHyd, ' phiHyd exiting dyanmics ' ,  
 C    &Nr, 1, myThid )  
   
488    
489        RETURN        RETURN
490        END        END

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