/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.7 by cnh, Mon May 25 16:17:36 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_EEOPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
   
       SUBROUTINE DYNAMICS(myThid)  
 C     /==========================================================\  
 C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  
 C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  
 C     |   dynamics.                                              |  
 C     |==========================================================|  
 C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  
 C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  
 C     | overlap regions they are independent of one another.     |  
 C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  
 C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  
 C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  
 C     | require special consideration.                           |  
 C     | Notes                                                    |  
 C     | =====                                                    |  
 C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  
 C     |      presently being developed.                          |  
 C     \==========================================================/  
5    
6    CBOP
7    C     !ROUTINE: DYNAMICS
8    C     !INTERFACE:
9          SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
10    C     !DESCRIPTION: \bv
11    C     *==========================================================*
12    C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
13    C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
14    C     |   dynamics.                                              
15    C     *==========================================================*
16    C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
17    C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
18    C     | overlap regions they are independent of one another.      
19    C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
20    C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
21    C     | operations with stencils wider than the overlap region    
22    C     | require special consideration.                            
23    C     | The algorithm...
24    C     |
25    C     | "Correction Step"
26    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
121    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.
123          _RL myTime
124          INTEGER myIter
125        INTEGER myThid        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, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  
 C                              o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o wTrans: Vertical transport  
 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     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
134  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
135    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
136    C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
137    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
138    C                      surface height anomaly.
139    C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
140    C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
141    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
142    C     jMin, jMax       are applied.
143  C     bi, bj  C     bi, bj
144  C     k, kUp, kDown, kM1 - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
145  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
146  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
147        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
148        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
149        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
150        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
151        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
152        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
153        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
154        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
155        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
156        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
157        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
158        _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
159        _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)  
       _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL rhokm1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhokp1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL K13   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K23   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K33   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL KapGM (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
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
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...
173    C
174    C       "Correction Step"
175    C       =================
176    C       Here we update the horizontal velocities with the surface
177    C       pressure such that the resulting flow is either consistent
178    C       with the free-surface evolution or the rigid-lid:
179    C         U[n] = U* + dt x d/dx P
180    C         V[n] = V* + dt x d/dy P
181    C
182    C       "Calculation of Gs"
183    C       ===================
184    C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
185    C       physics, parameterizations etc...) are calculated
186    C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
187    C         b   = b(rho, theta)
188    C         K31 = K31 ( rho )
189    C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
190    C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
191    C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
192    C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
193    C
194    C       "Time-stepping" or "Prediction"
195    C       ================================
196    C       The models variables are stepped forward with the appropriate
197    C       time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
198    C       - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
199    C       in that the flow may be divergent and will be "corrected"
200    C       later with a surface pressure gradient.
201    C       - Normally for tracers the result is the new field at time
202    C       level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
203    C       is also *only* a prediction.
204    C       - We denote "predictors" with an asterisk (*).
205    C         U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
206    C         V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
207    C         theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
208    C         salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
209    C       With implicit diffusion:
210    C         theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
211    C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
212    C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
213    C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
214    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 99  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,nZ  
          pH (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  
231          ENDDO          ENDDO
232          rhokm1(i,j)  = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
233          rhokp1(i,j)  = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
234            phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
235            phiSurfY(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  C--     Boundary condition on hydrostatic pressure is pH(z=0)=0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
257          DO j=1-OLy,sNy+OLy            act1 = bi - myBxLo(myThid)
258           DO i=1-OLx,sNx+OLx            max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
259            pH(i,j,1) = 0. _d 0            act2 = bj - myByLo(myThid)
260            K13(i,j,1) = 0. _d 0            max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
261            K23(i,j,1) = 0. _d 0            act3 = myThid - 1
262            K33(i,j,1) = 0. _d 0            max3 = nTx*nTy
263            KapGM(i,j) = 0. _d 0            act4 = ikey_dynamics - 1
264           ENDDO            ikey = (act1 + 1) + act2*max1
265          ENDDO       &                      + 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            wTrans(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    
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  C--     Calculate gradient of surface pressure  
285          CALL GRAD_PSURF(  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
286       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
287       O       pSurfX,pSurfY,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
288       I       myThid)  
289    C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
290  C--     Update fields in top level according to tendency terms  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
291          CALL TIMESTEP(          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
292       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,pSurfX,pSurfY,myThid)            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
293         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
294  C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1       I         etaN,
295          CALL FIND_RHO(       O         phiSurfX,phiSurfY,
296       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, 1, 1, 'LINEAR',       I         myThid )                        
297       O     rhoKm1,          ENDIF
298       I     myThid )  
299  C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
300          CALL CALC_PH(  CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
301       I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,rhoKm1,rhoKm1,  CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
302       U      pH,  #ifdef ALLOW_KPP
303       I      myThid )  CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
304    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
305          DO K=2,Nz  #endif /* ALLOW_KPP */
306  C--     Update fields in Kth level according to tendency terms  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
307          CALL TIMESTEP(  
308       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)  #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
309  C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K level  C--      Calculate the total vertical diffusivity
310          CALL FIND_RHO(          DO k=1,Nr
311       I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K, 'LINEAR',           CALL CALC_VISCOSITY(
312       O     rhoKm1,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
313       I     myThid )       O        KappaRU,KappaRV,
 C--     Density of K level (below W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, 'LINEAR',  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKp1,  
      O            K13, K23, K33, KapGM,  
      I            myThid )  
 C--     Calculate static stability and mix where convectively unstable  
         CALL CONVECT(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, 'LINEAR',  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K level (below W(K)) referenced to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, 'LINEAR',  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
   
         ENDDO  
   
         DO K = Nz, 1, -1  
          kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)  
          kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above  
          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,wTrans,maskC,maskUp,  
314       I        myThid)       I        myThid)
315           ENDDO
316    #endif
317    
318  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C--     Start of dynamics loop
319           CALL CALC_MOM_RHS(          DO k=1,Nr
      I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  
      I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskC,  
      I        pH,  
      U        aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
      U        fZon, fMer, fVerU, fVerV,  
      I        myThid)  
320    
321  C--      Calculate active tracer tendencies  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
322           CALL CALC_GT(  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
323       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
324       I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,  
325       I        K13,K23,K33,KapGM,            km1  = MAX(1,k-1)
326       U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,            kp1  = MIN(k+1,Nr)
327       I        myThid)            kup  = 1+MOD(k+1,2)
328  Cdbg     CALL CALC_GS(            kDown= 1+MOD(k,2)
329  Cdbg I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
330  Cdbg I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
331  Cdbg I        K13,K23,K33,KapGM,           kkey = (ikey-1)*Nr + k
332  Cdbg U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
333  Cdbg I        myThid)  
334    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
335    C        phiHyd(z=0)=0
336    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
337             IF (staggerTimeStep) THEN
338               CALL CALC_PHI_HYD(
339         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
340         I        gT, gS,
341         U        phiHyd,
342         I        myThid )
343             ELSE
344               CALL CALC_PHI_HYD(
345         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
346         I        theta, salt,
347         U        phiHyd,
348         I        myThid )
349             ENDIF
350    
351    C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
352    C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
353             IF ( momStepping ) THEN
354    #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,
364         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
365         U         fVerU, fVerV,
366         I         myTime, myIter, myThid)
367    #endif
368               CALL TIMESTEP(
369         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
370         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
371         I         myIter, myThid)
372    
373    #ifdef   ALLOW_OBCS
374    C--      Apply open boundary conditions
375             IF (useOBCS) THEN
376               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
377             END IF
378    #endif   /* ALLOW_OBCS */
379    
380    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
381    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
382             ELSE
383               DO j=1-OLy,sNy+OLy
384                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
385                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
386                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
387                 END DO
388               END DO
389    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
390    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
391             ENDIF
392    
393    
394    C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
395          ENDDO          ENDDO
396    
397    
398    
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
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  !dbg  write(0,*) 'dynamics: pS',minval(cg2d_x),maxval(cg2d_x)  #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
471  !dbg  write(0,*) 'dynamics: U',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),        If (debugMode) THEN
472  !dbg &                         maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
473  !dbg  write(0,*) 'dynamics: V',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
474  !dbg &                         maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
475  !dbg  write(0,*) 'dynamics: gT',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
476  !dbg &                         maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
477  !dbg  write(0,*) 'dynamics: T',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
478  !dbg &                         maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
479  !dbg  write(0,*) 'dynamics: pH',minval(pH/(Gravity*Rhonil)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
480  !dbg &                          maxval(pH/(Gravity*Rhonil))         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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