/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.65.2.1 by jmc, Fri Mar 30 22:56:00 2001 UTC revision 1.83.2.1 by adcroft, Tue Feb 26 16:04:47 2002 UTC
# Line 3  C $Name$ Line 3  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        IMPLICIT NONE
   
70  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
71  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
72  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
73  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
74  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
75  #include "GRID.h"  #include "GRID.h"
76    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
77    #include "TR1.h"
78    #endif
79  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
80  # include "tamc.h"  # include "tamc.h"
81  # include "tamc_keys.h"  # 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 */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
   
 #ifdef ALLOW_KPP  
 # include "KPP.h"  
 #endif  
   
90  #ifdef ALLOW_TIMEAVE  #ifdef ALLOW_TIMEAVE
91  #include "TIMEAVE_STATV.h"  #include "TIMEAVE_STATV.h"
92  #endif  #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
# Line 51  C     myThid - Thread number for this in Line 124  C     myThid - Thread number for this in
124        INTEGER myIter        INTEGER myIter
125        INTEGER myThid        INTEGER myThid
126    
127    C     !LOCAL VARIABLES:
128  C     == Local variables  C     == Local variables
 C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  
 C     uTrans, vTrans, rTrans - Per block temporaries holding flow  
 C                              transport  
 C                              o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o rTrans: Vertical transport  
 C     maskUp                   o maskUp: land/water mask for W points  
129  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer  C     fVer[STUV]               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
# Line 71  C                      In p coords phiHy Line 138  C                      In p coords phiHy
138  C                      surface height anomaly.  C                      surface height anomaly.
139  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)  C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
140  C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction  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).  
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)  
       _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)  
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)
# Line 94  C                      index into fVerTe Line 151  C                      index into fVerTe
151        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
152        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
153        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(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)  
154        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
155        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
156        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
157        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
158        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
159    
 C This is currently used by IVDC and Diagnostics  
       _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)  
   
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
165    
166  Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU  Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
167  c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff  c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
# Line 117  c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE Line 169  c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
169  c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE  c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
170  Cjmc(end)  Cjmc(end)
171    
 #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 */  
   
172  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
173  C  C
174  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 170  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
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 C--   dummy statement to end declaration part  
       ikey = 1  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
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 183  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
         xA(i,j)      = 0. _d 0  
         yA(i,j)      = 0. _d 0  
         uTrans(i,j)  = 0. _d 0  
         vTrans(i,j)  = 0. _d 0  
224          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
225           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
226           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
# Line 202  C     uninitialised but inert locations. Line 236  C     uninitialised but inert locations.
236         ENDDO         ENDDO
237        ENDDO        ENDDO
238    
   
239  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
240  C--   HPF directive to help TAMC  C--   HPF directive to help TAMC
241  CHPF$ INDEPENDENT  CHPF$ INDEPENDENT
# Line 212  CHPF$ INDEPENDENT Line 245  CHPF$ INDEPENDENT
245    
246  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
247  C--    HPF directive to help TAMC  C--    HPF directive to help TAMC
248  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (rTrans,fVerT,fVerS,fVerU,fVerV  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
249  CHPF$&                  ,phiHyd,utrans,vtrans,xA,yA  CHPF$&                  ,phiHyd
250  CHPF$&                  ,KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV  CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
251  CHPF$&                  )  CHPF$&                  )
252  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
253    
# Line 223  CHPF$&                  ) Line 256  CHPF$&                  )
256  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
257            act1 = bi - myBxLo(myThid)            act1 = bi - myBxLo(myThid)
258            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
   
259            act2 = bj - myByLo(myThid)            act2 = bj - myByLo(myThid)
260            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
   
261            act3 = myThid - 1            act3 = myThid - 1
262            max3 = nTx*nTy            max3 = nTx*nTy
   
263            act4 = ikey_dynamics - 1            act4 = ikey_dynamics - 1
   
264            ikey = (act1 + 1) + act2*max1            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
265       &                      + act3*max1*max2       &                      + act3*max1*max2
266       &                      + act4*max1*max2*max3       &                      + act4*max1*max2*max3
# Line 240  CHPF$&                  ) Line 269  CHPF$&                  )
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            fVerT (i,j,1) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
274            fVerT (i,j,2) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
275            fVerS (i,j,1) = 0. _d 0            fVerV  (i,j,2) = 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  
276           ENDDO           ENDDO
277          ENDDO          ENDDO
278    
         DO k=1,Nr  
          DO j=1-OLy,sNy+OLy  
           DO i=1-OLx,sNx+OLx  
 C This is currently also used by IVDC and Diagnostics  
            ConvectCount(i,j,k) = 0.  
            KappaRT(i,j,k) = 0. _d 0  
            KappaRS(i,j,k) = 0. _d 0  
           ENDDO  
          ENDDO  
         ENDDO  
   
         iMin = 1-OLx+1  
         iMax = sNx+OLx  
         jMin = 1-OLy+1  
         jMax = sNy+OLy  
   
   
 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?  
          kkey = (ikey-1)*(Nr-2+1) + (k-2) + 1  
 #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  
             CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, k, eosType,  
      I        theta, salt,  
      O        rhoK,  
      I        myThid )  
             IF (k.GT.1) CALL FIND_RHO(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k-1, k, eosType,  
      I        theta, salt,  
      O        rhoKm1,  
      I        myThid )  
             CALL GRAD_SIGMA(  
      I             bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I             rhoK, rhoKm1, rhoK,  
      O             sigmaX, sigmaY, sigmaR,  
      I             myThid )  
           ENDIF  
   
 C--       Implicit Vertical Diffusion for Convection  
 c ==> should use sigmaR !!!  
           IF (k.GT.1 .AND. ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL CALC_IVDC(  
      I        bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k,  
      I        rhoKm1, rhoK,  
      U        ConvectCount, KappaRT, KappaRS,  
      I        myTime, myIter, myThid)  
           ENDIF  
   
 C--     end of diagnostic k loop (Nr:1)  
         ENDDO  
   
 #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_GMREDI  
 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  
 #endif  /* ALLOW_GMREDI */  
   
 #ifdef  ALLOW_KPP  
 C--     Compute KPP mixing coefficients  
         IF (useKPP) THEN  
           CALL KPP_CALC(  
      I                  bi, bj, myTime, myThid )  
         ENDIF  
 #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  
   
 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  
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CPatrick Is this formula correct?  
          kkey = (ikey-1)*(Nr-1+1) + (k-1) + 1  
 CADJ STORE rTrans(:,:)       = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE KappaRT(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 CADJ STORE KappaRS(:,:,:)    = comlev1_bibj_k, key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 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  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL  
 C--      Calculate the total vertical diffusivity  
          CALL CALC_DIFFUSIVITY(  
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I        maskUp,  
      O        KappaRT,KappaRS,KappaRU,KappaRV,  
      I        myThid)  
 #endif  
   
 C--      Calculate active tracer tendencies (gT,gS,...)  
 C        and step forward storing result in gTnm1, gSnm1, etc.  
          IF ( tempStepping ) THEN  
            CALL CALC_GT(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,km1,kup,kDown,  
      I         xA,yA,uTrans,vTrans,rTrans,maskUp,  
      I         KappaRT,  
      U         fVerT,  
      I         myTime, myThid)  
            CALL TIMESTEP_TRACER(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      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)  
            CALL TIMESTEP_TRACER(  
      I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,  
      I         salt, gS,  
      U         gSnm1,  
      I         myIter, myThid)  
          ENDIF  
   
 #ifdef   ALLOW_OBCS  
 C--      Apply open boundary conditions  
          IF (useOBCS) THEN  
            CALL OBCS_APPLY_TS( bi, bj, k, gTnm1, gSnm1, myThid )  
          END IF  
 #endif   /* ALLOW_OBCS */  
   
 C--      Freeze water  
          IF (allowFreezing) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CADJ STORE gTNm1(:,:,k,bi,bj) = comlev1_bibj_k  
 CADJ &   , key = kkey, byte = isbyte  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL FREEZE( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, k, myThid )  
          END IF  
   
 C--     end of thermodynamic k loop (Nr:1)  
         ENDDO  
   
   
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
 CPatrick? What about this one?  
            maximpl = 6  
            iikey = (ikey-1)*maximpl  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
   
 C--     Implicit diffusion  
         IF (implicitDiffusion) THEN  
   
          IF (tempStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
             idkey = iikey + 1  
 #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  
             CALL IMPLDIFF(  
      I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  
      I         deltaTtracer, KappaRT, recip_HFacC,  
      U         gTNm1,  
      I         myThid )  
          ENDIF  
   
          IF (saltStepping) THEN  
 #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC  
          idkey = iikey + 2  
 #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  
   
279  C--     Start computation of dynamics  C--     Start computation of dynamics
280          iMin = 1-OLx+2          iMin = 1-OLx+2
281          iMax = sNx+OLx-1          iMax = sNx+OLx-1
282          jMin = 1-OLy+2          jMin = 1-OLy+2
283          jMax = sNy+OLy-1          jMax = sNy+OLy-1
284    
285    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
286    CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
287    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
288    
289  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
290  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
291          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
# Line 538  C       (note: this loop will be replace Line 296  C       (note: this loop will be replace
296       I         myThid )                               I         myThid )                        
297          ENDIF          ENDIF
298    
299    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
300    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
301    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
302    #ifdef ALLOW_KPP
303    CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
304    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
305    #endif /* ALLOW_KPP */
306    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
307    
308    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
309    C--      Calculate the total vertical diffusivity
310            DO k=1,Nr
311             CALL CALC_VISCOSITY(
312         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
313         O        KappaRU,KappaRV,
314         I        myThid)
315           ENDDO
316    #endif
317    
318  C--     Start of dynamics loop  C--     Start of dynamics loop
319          DO k=1,Nr          DO k=1,Nr
320    
# Line 546  C--       kup    Cycles through 1,2 to p Line 323  C--       kup    Cycles through 1,2 to p
323  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
324    
325            km1  = MAX(1,k-1)            km1  = MAX(1,k-1)
326              kp1  = MIN(k+1,Nr)
327            kup  = 1+MOD(k+1,2)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
328            kDown= 1+MOD(k,2)            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  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping  C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
337           IF (staggerTimeStep) THEN           IF (staggerTimeStep) THEN
338             CALL CALC_PHI_HYD(             CALL CALC_PHI_HYD(
339       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
340       I        gTnm1, gSnm1,       I        gT, gS,
341       U        phiHyd,       U        phiHyd,
342       I        myThid )       I        myThid )
343           ELSE           ELSE
# Line 569  C        distinguishe between Stagger an Line 351  C        distinguishe between Stagger an
351  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
352  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
353           IF ( momStepping ) THEN           IF ( momStepping ) THEN
354             CALL CALC_MOM_RHS(  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
355               IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
356         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
357         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
358         U         fVerU, fVerV,
359         I         myTime, myIter, myThid)
360    #endif
361    #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
362               IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
363       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
364       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
365       U         fVerU, fVerV,       U         fVerU, fVerV,
366       I         myTime, myThid)       I         myTime, myIter, myThid)
367    #endif
368             CALL TIMESTEP(             CALL TIMESTEP(
369       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
370       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,       I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
# Line 609  C--     Implicit viscosity Line 400  C--     Implicit viscosity
400          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
401  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
402            idkey = iikey + 3            idkey = iikey + 3
403    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
404  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
405            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
406       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
# Line 617  C--     Implicit viscosity Line 409  C--     Implicit viscosity
409       I         myThid )       I         myThid )
410  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
411            idkey = iikey + 4            idkey = iikey + 4
412    CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
413  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
414            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
415       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
# Line 636  C--      Apply open boundary conditions Line 429  C--      Apply open boundary conditions
429  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE  #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
430  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
431            idkey = iikey + 5            idkey = iikey + 5
432    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
433  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
434            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
435       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
# Line 644  C--      Apply open boundary conditions Line 438  C--      Apply open boundary conditions
438       I         myThid )       I         myThid )
439  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
440            idkey = iikey + 6            idkey = iikey + 6
441    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
442  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
443            CALL IMPLDIFF(            CALL IMPLDIFF(
444       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
# Line 664  Cjmc(end) Line 459  Cjmc(end)
459    
460  #ifdef ALLOW_TIMEAVE  #ifdef ALLOW_TIMEAVE
461          IF (taveFreq.GT.0.) THEN          IF (taveFreq.GT.0.) THEN
462            CALL TIMEAVE_CUMULATE(phiHydtave, phiHyd, Nr,            CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
      I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)  
           IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN  
             CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,  
463       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)       I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
           ENDIF  
464          ENDIF          ENDIF
465  #endif /* ALLOW_TIMEAVE */  #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
466    
467         ENDDO         ENDDO
468        ENDDO        ENDDO
469    
470    #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
471          If (debugMode) THEN
472           CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
473           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
474           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
475           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
476           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
477           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
478           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
479           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
480           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
481           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
482           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
483           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
484           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
485           CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
486          ENDIF
487    #endif
488    
489        RETURN        RETURN
490        END        END
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