source: palm/trunk/SOURCE/init_pegrid.f90 @ 2675

Last change on this file since 2675 was 2600, checked in by raasch, 7 years ago

small changes concerning r2599, cycle number are now three digits wide

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 47.6 KB
Line 
1!> @file init_pegrid.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2017 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: init_pegrid.f90 2600 2017-11-01 14:11:20Z basit $
27! calculation of block-I/O quantitites removed (is now done in parin)
28!
29! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
30! Remove tabs
31!
32! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
33! Redundant preprocessor directives removed
34!
35! 2372 2017-08-25 12:37:32Z sward
36! Shifted cyclic boundary conditions implemented
37!
38! 2365 2017-08-21 14:59:59Z kanani
39! Vertical nesting implemented (SadiqHuq)
40!
41! 2300 2017-06-29 13:31:14Z raasch
42! host-specific settings removed
43!
44! 2298 2017-06-29 09:28:18Z raasch
45! MPI2 related parts removed
46!
47! 2271 2017-06-09 12:34:55Z sward
48! Error message changed
49!
50! 2259 2017-06-08 09:09:11Z gronemeier
51! Implemented synthetic turbulence generator
52!
53! 2238 2017-05-31 16:49:16Z suehring
54! Remove unnecessary module load of pmc_interface
55!
56! 2231 2017-05-30 16:44:33Z suehring
57!
58! 2200 2017-04-11 11:37:51Z suehring
59! monotonic_adjustment removed
60!
61! 2197 2017-03-24 02:25:00Z raasch
62! bugfix: do not allow odd values for nz at the coarsest grid level in case of
63! optimized multigrid solver
64!
65! 2180 2017-03-17 13:33:05Z hellstea
66! Checks to ensure (2178) that pdims match the grid dimensions in the
67! automatic determination of pdims are canceled as unnecessary
68!
69! 2178 2017-03-17 11:07:39Z hellstea
70! Checks to ensure that pdims match the grid dimensions are added in the
71! automatic determination of pdims
72!
73! 2050 2016-11-08 15:00:55Z gronemeier
74! Implement turbulent outflow condition
75!
76! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
77! Forced header and separation lines into 80 columns
78!
79! 1968 2016-07-18 12:01:49Z suehring
80! Extent MPI-datatypes for exchange of 2D-INTEGER arrays on coarser multigrid
81! level 
82!
83! 1964 2016-07-14 15:35:18Z hellstea
84! Bugfix: erroneous setting of nest_bound_l/r/s/n = .TRUE. for vertical nesting mode removed.
85!
86! 1923 2016-05-31 16:37:07Z boeske
87! Initial version of purely vertical nesting introduced.
88!
89! 1922 2016-05-31 16:36:08Z boeske
90! Bugfix: array transposition checks restricted to cases if a fourier
91! transform is used , removed unused variable nnx_z
92!
93! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
94! spectra related variables moved to spectra_mod
95!
96! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
97! cpp-directives for intel openmp bug removed
98!
99! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
100! Removed code for parameter file check (__check)
101!
102! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
103! changes regarding nested domain removed: virtual PE grid will be automatically
104! calculated for nested runs too
105!
106! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
107! cpp-statements for nesting removed
108!
109! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
110! Introduction of nested domain feature
111!
112! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
113! Code annotations made doxygen readable
114!
115! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
116! New MPI-data types for exchange of 3D integer arrays.
117!
118! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
119! adjustments for psolver-queries, calculation of ngp_xz added
120!
121! 1565 2015-03-09 20:59:31Z suehring
122! Refine if-clause for setting nbgp.
123!
124! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
125! Adjustment for monotonic limiter
126!
127! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
128! Adapted for use on up to 6-digit processor cores
129!
130! 1435 2014-07-21 10:37:02Z keck
131! bugfix: added missing parameter coupling_mode_remote to ONLY-attribute
132!
133! 1402 2014-05-09 14:25:13Z raasch
134! location messages modified
135!
136! 1384 2014-05-02 14:31:06Z raasch
137! location messages added
138!
139! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
140! REAL constants provided with KIND-attribute
141!
142! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
143! REAL functions provided with KIND-attribute
144!
145! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
146! ONLY-attribute added to USE-statements,
147! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
148! kinds are defined in new module kinds,
149! revision history before 2012 removed,
150! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
151! all variable declaration statements
152!
153! 1304 2014-03-12 10:29:42Z raasch
154! bugfix: single core MPI runs missed some settings of transpose indices
155!
156! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
157! error message for poisfft_hybrid removed
158!
159! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
160! dirichlet/neumann and neumann/dirichlet removed
161!
162! 1139 2013-04-18 07:25:03Z raasch
163! bugfix for calculating the id of the PE carrying the recycling plane
164!
165! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
166! initialization of poisfft moved to module poisfft
167!
168! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
169! unused variables removed
170!
171! 1056 2012-11-16 15:28:04Z raasch
172! Indices for arrays n.._mg start from zero due to definition of arrays f2 and
173! p2 as automatic arrays in recursive subroutine next_mg_level
174!
175! 1041 2012-11-06 02:36:29Z raasch
176! a 2d virtual processor topology is used by default for all machines
177!
178! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
179! code put under GPL (PALM 3.9)
180!
181! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
182! subdomains must have identical size (grid matching = "match" removed)
183!
184! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
185! all actions concerning upstream-spline-method removed
186!
187! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
188! dirichlet/neumann and neumann/dirichlet added
189! nxlu and nysv are also calculated for inflow boundary
190!
191! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
192! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
193!
194! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
195! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
196!
197! Revision 1.1  1997/07/24 11:15:09  raasch
198! Initial revision
199!
200!
201! Description:
202! ------------
203!> Determination of the virtual processor topology (if not prescribed by the
204!> user)and computation of the grid point number and array bounds of the local
205!> domains.
206!------------------------------------------------------------------------------!
207 SUBROUTINE init_pegrid
208 
209
210    USE control_parameters,                                                    &
211        ONLY:  bc_lr, bc_ns, coupling_mode, coupling_mode_remote,              &
212               coupling_topology, gathered_size, grid_level,                   &
213               grid_level_count, inflow_l, inflow_n, inflow_r, inflow_s,       &
214               maximum_grid_level, message_string,                             &
215               mg_switch_to_pe0_level, momentum_advec, nest_bound_l,           &
216               nest_bound_n, nest_bound_r, nest_bound_s, nest_domain, neutral, &
217               psolver, outflow_l, outflow_n, outflow_r, outflow_s,            &
218               outflow_source_plane, recycling_width, scalar_advec,            &
219               subdomain_size, turbulent_outflow, y_shift
220
221    USE grid_variables,                                                        &
222        ONLY:  dx
223       
224    USE indices,                                                               &
225        ONLY:  mg_loc_ind, nbgp, nnx, nny, nnz, nx, nx_a, nx_o, nxl, nxl_mg,   &
226               nxlu, nxr, nxr_mg, ny, ny_a, ny_o, nyn, nyn_mg, nys, nys_mg,    &
227               nysv, nz, nzb, nzt, nzt_mg, wall_flags_1, wall_flags_2,         &
228               wall_flags_3, wall_flags_4, wall_flags_5, wall_flags_6,         &
229               wall_flags_7, wall_flags_8, wall_flags_9, wall_flags_10
230
231    USE kinds
232     
233    USE pegrid
234     
235    USE spectra_mod,                                                           &
236        ONLY:  calculate_spectra, dt_dosp
237
238    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                    &
239        ONLY:  use_synthetic_turbulence_generator
240
241    USE transpose_indices,                                                     &
242        ONLY:  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, nys_x,&
243               nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_yd, nzt_y
244
245    USE vertical_nesting_mod,                                                  &
246        ONLY:  vnested, vnest_init_pegrid_domain, vnest_init_pegrid_rank
247
248    IMPLICIT NONE
249
250    INTEGER(iwp) ::  i                        !<
251    INTEGER(iwp) ::  id_inflow_l              !<
252    INTEGER(iwp) ::  id_outflow_l             !< local value of id_outflow
253    INTEGER(iwp) ::  id_outflow_source_l      !< local value of id_outflow_source
254    INTEGER(iwp) ::  id_recycling_l           !<
255    INTEGER(iwp) ::  ind(5)                   !<
256    INTEGER(iwp) ::  j                        !<
257    INTEGER(iwp) ::  k                        !<
258    INTEGER(iwp) ::  maximum_grid_level_l     !<
259    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_x              !<
260    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_y              !<
261    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_z              !<
262    INTEGER(iwp) ::  mg_switch_to_pe0_level_l !<
263    INTEGER(iwp) ::  nnx_y                    !<
264    INTEGER(iwp) ::  nnx_z                    !<
265    INTEGER(iwp) ::  nny_x                    !<
266    INTEGER(iwp) ::  nny_z                    !<
267    INTEGER(iwp) ::  nnz_x                    !<
268    INTEGER(iwp) ::  nnz_y                    !<
269    INTEGER(iwp) ::  numproc_sqr              !<
270    INTEGER(iwp) ::  nxl_l                    !<
271    INTEGER(iwp) ::  nxr_l                    !<
272    INTEGER(iwp) ::  nyn_l                    !<
273    INTEGER(iwp) ::  nys_l                    !<
274    INTEGER(iwp) ::  nzb_l                    !<
275    INTEGER(iwp) ::  nzt_l                    !<
276    INTEGER(iwp) ::  omp_get_num_threads      !<
277
278    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ind_all !<
279    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nxlf    !<
280    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nxrf    !<
281    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nynf    !<
282    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nysf    !<
283
284    INTEGER(iwp), DIMENSION(2) ::  pdims_remote         !<
285    INTEGER(iwp)               ::  lcoord(2)            !< PE coordinates of left neighbor along x and y
286    INTEGER(iwp)               ::  rcoord(2)            !< PE coordinates of right neighbor along x and y
287
288!
289!-- Get the number of OpenMP threads
290    !$OMP PARALLEL
291!$  threads_per_task = omp_get_num_threads()
292    !$OMP END PARALLEL
293
294
295#if defined( __parallel )
296
297    CALL location_message( 'creating virtual PE grids + MPI derived data types', &
298                           .FALSE. )
299
300!
301!-- Determine the processor topology or check it, if prescribed by the user
302    IF ( npex == -1  .AND.  npey == -1 )  THEN
303
304!
305!--    Automatic determination of the topology
306       numproc_sqr = SQRT( REAL( numprocs, KIND=wp ) )
307       pdims(1)    = MAX( numproc_sqr , 1 )
308       DO  WHILE ( MOD( numprocs , pdims(1) ) /= 0 )
309          pdims(1) = pdims(1) - 1
310       ENDDO
311       pdims(2) = numprocs / pdims(1)
312
313    ELSEIF ( npex /= -1  .AND.  npey /= -1 )  THEN
314
315!
316!--    Prescribed by user. Number of processors on the prescribed topology
317!--    must be equal to the number of PEs available to the job
318       IF ( ( npex * npey ) /= numprocs )  THEN
319          WRITE( message_string, * ) 'number of PEs of the prescribed ',   &
320              'topology (', npex*npey,') does not match & the number of ', &
321              'PEs available to the job (', numprocs, ')'
322          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0221', 1, 2, 0, 6, 0 )
323       ENDIF
324       pdims(1) = npex
325       pdims(2) = npey
326
327    ELSE
328!
329!--    If the processor topology is prescribed by the user, the number of
330!--    PEs must be given in both directions
331       message_string = 'if the processor topology is prescribed by th' //  &
332                'e user& both values of "npex" and "npey" must be given' // &
333                ' in the &NAMELIST-parameter file'
334       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0222', 1, 2, 0, 6, 0 )
335
336    ENDIF
337
338!
339!-- If necessary, set horizontal boundary conditions to non-cyclic
340    IF ( bc_lr /= 'cyclic' )  cyclic(1) = .FALSE.
341    IF ( bc_ns /= 'cyclic' )  cyclic(2) = .FALSE.
342
343
344!
345!-- Create the virtual processor grid
346    CALL MPI_CART_CREATE( comm_palm, ndim, pdims, cyclic, reorder, &
347                          comm2d, ierr )
348    CALL MPI_COMM_RANK( comm2d, myid, ierr )
349    WRITE (myid_char,'(''_'',I6.6)')  myid
350
351    CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, myid, ndim, pcoord, ierr )
352    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 0, 1, pleft, pright, ierr )
353    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 1, 1, psouth, pnorth, ierr )
354
355!
356!-- In case of cyclic boundary conditions, a y-shift at the boundaries in
357!-- x-direction can be introduced via parameter y_shift. The shift is done
358!-- by modifying the processor grid in such a way that processors located
359!-- at the x-boundary communicate across it to processors with y-coordinate
360!-- shifted by y_shift relative to their own. This feature can not be used
361!-- in combination with an fft pressure solver. It has been implemented to
362!-- counter the effect of streak structures in case of cyclic boundary
363!-- conditions. For a description of these see Munters
364!-- (2016; dx.doi.org/10.1063/1.4941912)
365!--
366!-- Get coordinates of left and right neighbor on PE grid
367    IF ( y_shift /= 0 ) THEN
368
369       IF ( bc_lr /= 'cyclic'  .OR.  bc_ns /= 'cyclic' )  THEN
370          message_string = 'y_shift /= 0 is only allowed for cyclic ' //       &
371                           'boundary conditions in both directions '
372          CALL message( 'check_parameters', 'PA0467', 1, 2, 0, 6, 0 )
373       ENDIF
374       IF ( TRIM( psolver ) /= 'multigrid' .AND.                               &
375            TRIM( psolver ) /= 'multigrid_noopt')                              &
376       THEN
377          message_string = 'y_shift /= 0 requires a multigrid pressure solver '
378          CALL message( 'check_parameters', 'PA0468', 1, 2, 0, 6, 0 )
379       ENDIF
380
381       CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, pright, ndim, rcoord, ierr )
382       CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, pleft, ndim, lcoord, ierr )
383
384!
385!--    If the x(y)-coordinate of the right (left) neighbor is smaller (greater)
386!--    than that of the calling process, then the calling process is located on
387!--    the right (left) boundary of the processor grid. In that case,
388!--    the y-coordinate of that neighbor is increased (decreased) by y_shift.
389!--    The rank of the process with that coordinate is then inquired and the
390!--    neighbor rank for MPI_SENDRECV, pright (pleft) is set to it.
391!--    In this way, the calling process receives a new right (left) neighbor
392!--    for all future MPI_SENDRECV calls. That neighbor has a y-coordinate
393!--    of y+(-)y_shift, where y is the original right (left) neighbor's
394!--    y-coordinate. The modulo-operation ensures that if the neighbor's
395!--    y-coordinate exceeds the grid-boundary, it will be relocated to
396!--    the opposite part of the grid cyclicly.
397       IF ( rcoord(1) < pcoord(1) ) THEN
398          rcoord(2) = MODULO( rcoord(2) + y_shift, pdims(2) )
399          CALL MPI_CART_RANK( comm2d, rcoord, pright, ierr )
400       ENDIF
401
402       IF ( lcoord(1) > pcoord(1) ) THEN
403          lcoord(2) = MODULO( lcoord(2) - y_shift, pdims(2) )
404          CALL MPI_CART_RANK( comm2d, lcoord, pleft, ierr )
405       ENDIF
406    ENDIF
407
408!
409!-- Vertical nesting: store four lists that identify partner ranks to exchange
410!-- data
411    IF ( vnested )  CALL vnest_init_pegrid_rank
412
413!
414!-- Determine sub-topologies for transpositions
415!-- Transposition from z to x:
416    remain_dims(1) = .TRUE.
417    remain_dims(2) = .FALSE.
418    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dx, ierr )
419    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dx, myidx, ierr )
420!
421!-- Transposition from x to y
422    remain_dims(1) = .FALSE.
423    remain_dims(2) = .TRUE.
424    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dy, ierr )
425    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dy, myidy, ierr )
426
427
428!
429!-- Calculate array bounds along x-direction for every PE.
430    ALLOCATE( nxlf(0:pdims(1)-1), nxrf(0:pdims(1)-1), nynf(0:pdims(2)-1), &
431              nysf(0:pdims(2)-1) )
432
433    IF ( MOD( nx+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
434       WRITE( message_string, * ) 'x-direction: gridpoint number (',nx+1,') ',&
435                               'is not an& integral divisor of the number ',  &
436                               'processors (', pdims(1),')'
437       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0225', 1, 2, 0, 6, 0 )
438    ELSE
439       nnx  = ( nx + 1 ) / pdims(1)
440       IF ( nnx*pdims(1) - ( nx + 1) > nnx )  THEN
441          WRITE( message_string, * ) 'x-direction: nx does not match the',    & 
442                       'requirements given by the number of PEs &used',       &
443                       '& please use nx = ', nx - ( pdims(1) - ( nnx*pdims(1) &
444                                      - ( nx + 1 ) ) ), ' instead of nx =', nx
445          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0226', 1, 2, 0, 6, 0 )
446       ENDIF
447    ENDIF   
448
449!
450!-- Left and right array bounds, number of gridpoints
451    DO  i = 0, pdims(1)-1
452       nxlf(i)   = i * nnx
453       nxrf(i)   = ( i + 1 ) * nnx - 1
454    ENDDO
455
456!
457!-- Calculate array bounds in y-direction for every PE.
458    IF ( MOD( ny+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
459       WRITE( message_string, * ) 'y-direction: gridpoint number (',ny+1,') ', &
460                           'is not an& integral divisor of the number of',     &
461                           'processors (', pdims(2),')'
462       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0227', 1, 2, 0, 6, 0 )
463    ELSE
464       nny  = ( ny + 1 ) / pdims(2)
465       IF ( nny*pdims(2) - ( ny + 1) > nny )  THEN
466          WRITE( message_string, * ) 'y-direction: ny does not match the',    &
467                       'requirements given by the number of PEs &used ',      &
468                       '& please use ny = ', ny - ( pdims(2) - ( nnx*pdims(2) &
469                                     - ( ny + 1 ) ) ), ' instead of ny =', ny
470          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0228', 1, 2, 0, 6, 0 )
471       ENDIF
472    ENDIF   
473
474!
475!-- South and north array bounds
476    DO  j = 0, pdims(2)-1
477       nysf(j)   = j * nny
478       nynf(j)   = ( j + 1 ) * nny - 1
479    ENDDO
480
481!
482!-- Local array bounds of the respective PEs
483    nxl = nxlf(pcoord(1))
484    nxr = nxrf(pcoord(1))
485    nys = nysf(pcoord(2))
486    nyn = nynf(pcoord(2))
487    nzb = 0
488    nzt = nz
489    nnz = nz
490
491!
492!-- Set switches to define if the PE is situated at the border of the virtual
493!-- processor grid
494    IF ( nxl == 0 )   left_border_pe  = .TRUE.
495    IF ( nxr == nx )  right_border_pe = .TRUE.
496    IF ( nys == 0 )   south_border_pe = .TRUE.
497    IF ( nyn == ny )  north_border_pe = .TRUE.
498
499!
500!-- Calculate array bounds and gridpoint numbers for the transposed arrays
501!-- (needed in the pressure solver)
502!-- For the transposed arrays, cyclic boundaries as well as top and bottom
503!-- boundaries are omitted, because they are obstructive to the transposition
504
505!
506!-- 1. transposition  z --> x
507!-- This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition along x
508    IF ( psolver == 'poisfft'  .OR.  calculate_spectra  .OR.                   &
509         use_synthetic_turbulence_generator )  THEN
510
511       IF ( pdims(2) /= 1 )  THEN
512          IF ( MOD( nz , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
513             WRITE( message_string, * ) 'transposition z --> x:',              &
514                       '&nz=',nz,' is not an integral divisior of pdims(1)=',  &
515                                                                   pdims(1)
516             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0230', 1, 2, 0, 6, 0 )
517          ENDIF
518       ENDIF
519
520       nys_x = nys
521       nyn_x = nyn
522       nny_x = nny
523       nnz_x = nz / pdims(1)
524       nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
525       nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
526       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
527
528    ENDIF
529
530
531    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN 
532!
533!--    2. transposition  x --> y
534       IF ( MOD( nx+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
535          WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',                 &
536                            '&nx+1=',nx+1,' is not an integral divisor of ',   &
537                            'pdims(2)=',pdims(2)
538          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0231', 1, 2, 0, 6, 0 )
539       ENDIF
540
541       nnz_y = nnz_x
542       nzb_y = nzb_x
543       nzt_y = nzt_x
544       nnx_y = (nx+1) / pdims(2)
545       nxl_y = myidy * nnx_y
546       nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
547       sendrecvcount_xy = nnx_y * nny_x * nnz_y
548!
549!--    3. transposition  y --> z 
550!--    (ELSE:  x --> y  in case of 1D-decomposition along x)
551       nxl_z = nxl_y
552       nxr_z = nxr_y
553       nny_z = (ny+1) / pdims(1)
554       nys_z = myidx * nny_z
555       nyn_z = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
556       sendrecvcount_yz = nnx_y * nny_z * nnz_y
557
558       IF ( pdims(2) /= 1 )  THEN
559!
560!--       y --> z
561!--       This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition
562!--       along x, except that the uptream-spline method is switched on
563          IF ( MOD( ny+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
564             WRITE( message_string, * ) 'transposition y --> z:',              &
565                               '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of',&
566                               ' pdims(1)=',pdims(1)
567             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0232', 1, 2, 0, 6, 0 )
568          ENDIF
569
570       ELSE
571!
572!--       x --> y
573!--       This condition must be fulfilled for a 1D-decomposition along x
574          IF ( MOD( ny+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
575             WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',              &
576                               '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of',&
577                               ' pdims(1)=',pdims(1)
578             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0233', 1, 2, 0, 6, 0 )
579          ENDIF
580
581       ENDIF
582
583    ENDIF
584
585!
586!-- Indices for direct transpositions z --> y (used for calculating spectra)
587    IF ( calculate_spectra )  THEN
588       IF ( MOD( nz, pdims(2) ) /= 0 )  THEN
589          WRITE( message_string, * ) 'direct transposition z --> y (needed ',  &
590                    'for spectra):& nz=',nz,' is not an integral divisor of ', &
591                    'pdims(2)=',pdims(2)
592          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0234', 1, 2, 0, 6, 0 )
593       ELSE
594          nxl_yd = nxl
595          nxr_yd = nxr
596          nzb_yd = 1 + myidy * ( nz / pdims(2) )
597          nzt_yd = ( myidy + 1 ) * ( nz / pdims(2) )
598          sendrecvcount_zyd = nnx * nny * ( nz / pdims(2) )
599       ENDIF
600    ENDIF
601
602    IF ( psolver == 'poisfft'  .OR.  calculate_spectra )  THEN
603!
604!--    Indices for direct transpositions y --> x
605!--    (they are only possible in case of a 1d-decomposition along x)
606       IF ( pdims(2) == 1 )  THEN
607          nny_x = nny / pdims(1)
608          nys_x = myid * nny_x
609          nyn_x = ( myid + 1 ) * nny_x - 1
610          nzb_x = 1
611          nzt_x = nz
612          sendrecvcount_xy = nnx * nny_x * nz
613       ENDIF
614
615    ENDIF
616
617    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
618!
619!--    Indices for direct transpositions x --> y
620!--    (they are only possible in case of a 1d-decomposition along y)
621       IF ( pdims(1) == 1 )  THEN
622          nnx_y = nnx / pdims(2)
623          nxl_y = myid * nnx_y
624          nxr_y = ( myid + 1 ) * nnx_y - 1
625          nzb_y = 1
626          nzt_y = nz
627          sendrecvcount_xy = nnx_y * nny * nz
628       ENDIF
629
630    ENDIF
631
632!
633!-- Arrays for storing the array bounds are needed any more
634    DEALLOCATE( nxlf , nxrf , nynf , nysf )
635
636
637!
638!-- Collect index bounds from other PEs (to be written to restart file later)
639    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:numprocs-1) )
640
641    IF ( myid == 0 )  THEN
642
643       hor_index_bounds(1,0) = nxl
644       hor_index_bounds(2,0) = nxr
645       hor_index_bounds(3,0) = nys
646       hor_index_bounds(4,0) = nyn
647
648!
649!--    Receive data from all other PEs
650       DO  i = 1, numprocs-1
651          CALL MPI_RECV( ibuf, 4, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
652                         ierr )
653          hor_index_bounds(:,i) = ibuf(1:4)
654       ENDDO
655
656    ELSE
657!
658!--    Send index bounds to PE0
659       ibuf(1) = nxl
660       ibuf(2) = nxr
661       ibuf(3) = nys
662       ibuf(4) = nyn
663       CALL MPI_SEND( ibuf, 4, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )
664
665    ENDIF
666
667
668#if defined( __print )
669!
670!-- Control output
671    IF ( myid == 0 )  THEN
672       PRINT*, '*** processor topology ***'
673       PRINT*, ' '
674       PRINT*, 'myid   pcoord    left right  south north  idx idy   nxl: nxr',&
675               &'   nys: nyn'
676       PRINT*, '------------------------------------------------------------',&
677               &'-----------'
678       WRITE (*,1000)  0, pcoord(1), pcoord(2), pleft, pright, psouth, pnorth, &
679                       myidx, myidy, nxl, nxr, nys, nyn
6801000   FORMAT (I4,2X,'(',I3,',',I3,')',3X,I4,2X,I4,3X,I4,2X,I4,2X,I3,1X,I3, &
681               2(2X,I4,':',I4))
682
683!
684!--    Receive data from the other PEs
685       DO  i = 1,numprocs-1
686          CALL MPI_RECV( ibuf, 12, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
687                         ierr )
688          WRITE (*,1000)  i, ( ibuf(j) , j = 1,12 )
689       ENDDO
690    ELSE
691
692!
693!--    Send data to PE0
694       ibuf(1) = pcoord(1); ibuf(2) = pcoord(2); ibuf(3) = pleft
695       ibuf(4) = pright; ibuf(5) = psouth; ibuf(6) = pnorth; ibuf(7) = myidx
696       ibuf(8) = myidy; ibuf(9) = nxl; ibuf(10) = nxr; ibuf(11) = nys
697       ibuf(12) = nyn
698       CALL MPI_SEND( ibuf, 12, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )       
699    ENDIF
700#endif
701
702
703!
704!-- Determine the number of ghost point layers
705    IF ( ( scalar_advec == 'ws-scheme' .AND. .NOT. neutral ) .OR.             &
706         momentum_advec == 'ws-scheme' )  THEN
707       nbgp = 3
708    ELSE
709       nbgp = 1
710    ENDIF 
711
712!
713!-- Create a new MPI derived datatype for the exchange of surface (xy) data,
714!-- which is needed for coupled atmosphere-ocean runs.
715!-- First, calculate number of grid points of an xy-plane.
716    ngp_xy  = ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) * ( nyn - nys + 1 + 2 * nbgp )
717    CALL MPI_TYPE_VECTOR( ngp_xy, 1, nzt-nzb+2, MPI_REAL, type_xy, ierr )
718    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xy, ierr )
719
720    IF ( TRIM( coupling_mode ) /= 'uncoupled' .AND. .NOT. vnested )  THEN
721   
722!
723!--    Pass the number of grid points of the atmosphere model to
724!--    the ocean model and vice versa
725       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
726
727          nx_a = nx
728          ny_a = ny
729
730          IF ( myid == 0 )  THEN
731
732             CALL MPI_SEND( nx_a, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 1, comm_inter,  &
733                            ierr )
734             CALL MPI_SEND( ny_a, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 2, comm_inter,  &
735                            ierr )
736             CALL MPI_SEND( pdims, 2, MPI_INTEGER, numprocs, 3, comm_inter, &
737                            ierr )
738             CALL MPI_RECV( nx_o, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 4, comm_inter,  &
739                            status, ierr )
740             CALL MPI_RECV( ny_o, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 5, comm_inter,  &
741                            status, ierr )
742             CALL MPI_RECV( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, numprocs, 6,      &
743                            comm_inter, status, ierr )
744          ENDIF
745
746          CALL MPI_BCAST( nx_o, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr )
747          CALL MPI_BCAST( ny_o, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr ) 
748          CALL MPI_BCAST( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr )
749       
750       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
751
752          nx_o = nx
753          ny_o = ny 
754
755          IF ( myid == 0 ) THEN
756
757             CALL MPI_RECV( nx_a, 1, MPI_INTEGER, 0, 1, comm_inter, status, &
758                            ierr )
759             CALL MPI_RECV( ny_a, 1, MPI_INTEGER, 0, 2, comm_inter, status, &
760                            ierr )
761             CALL MPI_RECV( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, 3, comm_inter, &
762                            status, ierr )
763             CALL MPI_SEND( nx_o, 1, MPI_INTEGER, 0, 4, comm_inter, ierr )
764             CALL MPI_SEND( ny_o, 1, MPI_INTEGER, 0, 5, comm_inter, ierr )
765             CALL MPI_SEND( pdims, 2, MPI_INTEGER, 0, 6, comm_inter, ierr )
766          ENDIF
767
768          CALL MPI_BCAST( nx_a, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr)
769          CALL MPI_BCAST( ny_a, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr) 
770          CALL MPI_BCAST( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr) 
771
772       ENDIF
773 
774       ngp_a = ( nx_a+1 + 2 * nbgp ) * ( ny_a+1 + 2 * nbgp )
775       ngp_o = ( nx_o+1 + 2 * nbgp ) * ( ny_o+1 + 2 * nbgp )
776
777!
778!--    Determine if the horizontal grid and the number of PEs in ocean and
779!--    atmosphere is same or not
780       IF ( nx_o == nx_a  .AND.  ny_o == ny_a  .AND.  &
781            pdims(1) == pdims_remote(1) .AND. pdims(2) == pdims_remote(2) ) &
782       THEN
783          coupling_topology = 0
784       ELSE
785          coupling_topology = 1
786       ENDIF 
787
788!
789!--    Determine the target PEs for the exchange between ocean and
790!--    atmosphere (comm2d)
791       IF ( coupling_topology == 0 )  THEN
792!
793!--       In case of identical topologies, every atmosphere PE has exactly one
794!--       ocean PE counterpart and vice versa
795          IF ( TRIM( coupling_mode ) == 'atmosphere_to_ocean' ) THEN
796             target_id = myid + numprocs
797          ELSE
798             target_id = myid 
799          ENDIF
800
801       ELSE
802!
803!--       In case of nonequivalent topology in ocean and atmosphere only for
804!--       PE0 in ocean and PE0 in atmosphere a target_id is needed, since
805!--       data echxchange between ocean and atmosphere will be done only
806!--       between these PEs.   
807          IF ( myid == 0 )  THEN
808
809             IF ( TRIM( coupling_mode ) == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
810                target_id = numprocs 
811             ELSE
812                target_id = 0
813             ENDIF
814
815          ENDIF
816
817       ENDIF
818
819    ENDIF
820
821!
822!-- Store partner grid point co-ordinates as lists.
823!-- Create custom MPI vector datatypes for contiguous data transfer
824    IF ( vnested )  CALL vnest_init_pegrid_domain
825
826
827#else
828
829!
830!-- Array bounds when running on a single PE (respectively a non-parallel
831!-- machine)
832    nxl = 0
833    nxr = nx
834    nnx = nxr - nxl + 1
835    nys = 0
836    nyn = ny
837    nny = nyn - nys + 1
838    nzb = 0
839    nzt = nz
840    nnz = nz
841
842    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:0) )
843    hor_index_bounds(1,0) = nxl
844    hor_index_bounds(2,0) = nxr
845    hor_index_bounds(3,0) = nys
846    hor_index_bounds(4,0) = nyn
847
848!
849!-- Array bounds for the pressure solver (in the parallel code, these bounds
850!-- are the ones for the transposed arrays)
851    nys_x = nys
852    nyn_x = nyn
853    nzb_x = nzb + 1
854    nzt_x = nzt
855
856    nxl_y = nxl
857    nxr_y = nxr
858    nzb_y = nzb + 1
859    nzt_y = nzt
860
861    nxl_z = nxl
862    nxr_z = nxr
863    nys_z = nys
864    nyn_z = nyn
865
866#endif
867
868!
869!-- Calculate number of grid levels necessary for the multigrid poisson solver
870!-- as well as the gridpoint indices on each level
871    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
872
873!
874!--    First calculate number of possible grid levels for the subdomains
875       mg_levels_x = 1
876       mg_levels_y = 1
877       mg_levels_z = 1
878
879       i = nnx
880       DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
881          i = i / 2
882          mg_levels_x = mg_levels_x + 1
883       ENDDO
884
885       j = nny
886       DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
887          j = j / 2
888          mg_levels_y = mg_levels_y + 1
889       ENDDO
890
891       k = nz    ! do not use nnz because it might be > nz due to transposition
892                 ! requirements
893       DO WHILE ( MOD( k, 2 ) == 0  .AND.  k /= 2 )
894          k = k / 2
895          mg_levels_z = mg_levels_z + 1
896       ENDDO
897!
898!--    The optimized MG-solver does not allow odd values for nz at the coarsest
899!--    grid level
900       IF ( TRIM( psolver ) /= 'multigrid_noopt' )  THEN
901          IF ( MOD( k, 2 ) /= 0 )  mg_levels_z = mg_levels_z - 1
902       ENDIF
903
904       maximum_grid_level = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
905
906!
907!--    Find out, if the total domain allows more levels. These additional
908!--    levels are identically processed on all PEs.
909       IF ( numprocs > 1  .AND.  mg_switch_to_pe0_level /= -1 )  THEN
910
911          IF ( mg_levels_z > MIN( mg_levels_x, mg_levels_y ) )  THEN
912
913             mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level
914
915             mg_levels_x = 1
916             mg_levels_y = 1
917
918             i = nx+1
919             DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
920                i = i / 2
921                mg_levels_x = mg_levels_x + 1
922             ENDDO
923
924             j = ny+1
925             DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
926                j = j / 2
927                mg_levels_y = mg_levels_y + 1
928             ENDDO
929
930             maximum_grid_level_l = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
931
932             IF ( maximum_grid_level_l > mg_switch_to_pe0_level_l )  THEN
933                mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level_l - &
934                                           mg_switch_to_pe0_level_l + 1
935             ELSE
936                mg_switch_to_pe0_level_l = 0
937             ENDIF
938
939          ELSE
940             mg_switch_to_pe0_level_l = 0
941             maximum_grid_level_l = maximum_grid_level
942
943          ENDIF
944
945!
946!--       Use switch level calculated above only if it is not pre-defined
947!--       by user
948          IF ( mg_switch_to_pe0_level == 0 )  THEN
949             IF ( mg_switch_to_pe0_level_l /= 0 )  THEN
950                mg_switch_to_pe0_level = mg_switch_to_pe0_level_l
951                maximum_grid_level     = maximum_grid_level_l
952             ENDIF
953
954          ELSE
955!
956!--          Check pre-defined value and reset to default, if neccessary
957             IF ( mg_switch_to_pe0_level < mg_switch_to_pe0_level_l  .OR.  &
958                  mg_switch_to_pe0_level >= maximum_grid_level_l )  THEN
959                message_string = 'mg_switch_to_pe0_level ' // &
960                                 'out of range and reset to 0'
961                CALL message( 'init_pegrid', 'PA0235', 0, 1, 0, 6, 0 )
962                mg_switch_to_pe0_level = 0
963             ELSE
964!
965!--             Use the largest number of possible levels anyway and recalculate
966!--             the switch level to this largest number of possible values
967                maximum_grid_level = maximum_grid_level_l
968
969             ENDIF
970
971          ENDIF
972
973       ENDIF
974
975       ALLOCATE( grid_level_count(maximum_grid_level),                       &
976                 nxl_mg(0:maximum_grid_level), nxr_mg(0:maximum_grid_level), &
977                 nyn_mg(0:maximum_grid_level), nys_mg(0:maximum_grid_level), &
978                 nzt_mg(0:maximum_grid_level) )
979
980       grid_level_count = 0
981!
982!--    Index zero required as dummy due to definition of arrays f2 and p2 in
983!--    recursive subroutine next_mg_level
984       nxl_mg(0) = 0; nxr_mg(0) = 0; nyn_mg(0) = 0; nys_mg(0) = 0; nzt_mg(0) = 0
985
986       nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzt_l = nzt
987
988       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
989
990          IF ( i == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
991#if defined( __parallel )
992!
993!--          Save the grid size of the subdomain at the switch level, because
994!--          it is needed in poismg.
995             ind(1) = nxl_l; ind(2) = nxr_l
996             ind(3) = nys_l; ind(4) = nyn_l
997             ind(5) = nzt_l
998             ALLOCATE( ind_all(5*numprocs), mg_loc_ind(5,0:numprocs-1) )
999             CALL MPI_ALLGATHER( ind, 5, MPI_INTEGER, ind_all, 5, &
1000                                 MPI_INTEGER, comm2d, ierr )
1001             DO  j = 0, numprocs-1
1002                DO  k = 1, 5
1003                   mg_loc_ind(k,j) = ind_all(k+j*5)
1004                ENDDO
1005             ENDDO
1006             DEALLOCATE( ind_all )
1007!
1008!--          Calculate the grid size of the total domain
1009             nxr_l = ( nxr_l-nxl_l+1 ) * pdims(1) - 1
1010             nxl_l = 0
1011             nyn_l = ( nyn_l-nys_l+1 ) * pdims(2) - 1
1012             nys_l = 0
1013!
1014!--          The size of this gathered array must not be larger than the
1015!--          array tend, which is used in the multigrid scheme as a temporary
1016!--          array. Therefore the subdomain size of an PE is calculated and
1017!--          the size of the gathered grid. These values are used in 
1018!--          routines pres and poismg
1019             subdomain_size = ( nxr - nxl + 2 * nbgp + 1 ) * &
1020                              ( nyn - nys + 2 * nbgp + 1 ) * ( nzt - nzb + 2 )
1021             gathered_size  = ( nxr_l - nxl_l + 3 ) * ( nyn_l - nys_l + 3 ) * &
1022                              ( nzt_l - nzb + 2 )
1023
1024#else
1025             message_string = 'multigrid gather/scatter impossible ' // &
1026                          'in non parallel mode'
1027             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0237', 1, 2, 0, 6, 0 )
1028#endif
1029          ENDIF
1030
1031          nxl_mg(i) = nxl_l
1032          nxr_mg(i) = nxr_l
1033          nys_mg(i) = nys_l
1034          nyn_mg(i) = nyn_l
1035          nzt_mg(i) = nzt_l
1036
1037          nxl_l = nxl_l / 2 
1038          nxr_l = nxr_l / 2
1039          nys_l = nys_l / 2 
1040          nyn_l = nyn_l / 2 
1041          nzt_l = nzt_l / 2 
1042
1043       ENDDO
1044
1045!
1046!--    Temporary problem: Currently calculation of maxerror iin routine poismg crashes
1047!--    if grid data are collected on PE0 already on the finest grid level.
1048!--    To be solved later.
1049       IF ( maximum_grid_level == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
1050          message_string = 'grid coarsening on subdomain level cannot be performed'
1051          CALL message( 'poismg', 'PA0236', 1, 2, 0, 6, 0 )
1052       ENDIF
1053
1054    ELSE
1055
1056       maximum_grid_level = 0
1057
1058    ENDIF
1059
1060!
1061!-- Default level 0 tells exchange_horiz that all ghost planes have to be
1062!-- exchanged. grid_level is adjusted in poismg, where only one ghost plane
1063!-- is required.
1064    grid_level = 0
1065
1066#if defined( __parallel )
1067!
1068!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (y-line for 2D-arrays)
1069    ngp_y  = nyn - nys + 1 + 2 * nbgp
1070
1071!
1072!-- Define new MPI derived datatypes for the exchange of ghost points in
1073!-- x- and y-direction for 2D-arrays (line)
1074    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp, ngp_y, MPI_REAL, type_x,     &
1075                          ierr )
1076    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x, ierr )
1077
1078    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_y, ngp_y, MPI_REAL, type_y, ierr )
1079    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y, ierr )
1080!
1081!-- Define new MPI derived datatypes for the exchange of ghost points in
1082!-- x- and y-direction for 2D-INTEGER arrays (line) - on normal grid
1083    ALLOCATE( type_x_int(0:maximum_grid_level),                                &
1084              type_y_int(0:maximum_grid_level) )
1085
1086    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp, ngp_y, MPI_INTEGER,          &
1087                          type_x_int(0), ierr )
1088    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int(0), ierr )
1089
1090    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_y, ngp_y, MPI_INTEGER, type_y_int(0), ierr )
1091    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y_int(0), ierr )
1092!
1093!-- Calculate gridpoint numbers for the exchange of ghost points along x
1094!-- (yz-plane for 3D-arrays) and define MPI derived data type(s) for the
1095!-- exchange of ghost points in y-direction (xz-plane).
1096!-- Do these calculations for the model grid and (if necessary) also
1097!-- for the coarser grid levels used in the multigrid method
1098    ALLOCATE ( ngp_xz(0:maximum_grid_level), ngp_yz(0:maximum_grid_level),     &
1099               type_xz(0:maximum_grid_level), type_yz(0:maximum_grid_level) )
1100
1101    nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzb_l = nzb; nzt_l = nzt
1102
1103!
1104!-- Discern between the model grid, which needs nbgp ghost points and
1105!-- grid levels for the multigrid scheme. In the latter case only one
1106!-- ghost point is necessary.
1107!-- First definition of MPI-datatypes for exchange of ghost layers on normal
1108!-- grid. The following loop is needed for data exchange in poismg.f90.
1109!
1110!-- Determine number of grid points of yz-layer for exchange
1111    ngp_yz(0) = (nzt - nzb + 2) * (nyn - nys + 1 + 2 * nbgp)
1112
1113!
1114!-- Define an MPI-datatype for the exchange of left/right boundaries.
1115!-- Although data are contiguous in physical memory (which does not
1116!-- necessarily require an MPI-derived datatype), the data exchange between
1117!-- left and right PE's using the MPI-derived type is 10% faster than without.
1118    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp*(nzt-nzb+2), ngp_yz(0), &
1119                          MPI_REAL, type_xz(0), ierr )
1120    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(0), ierr )
1121
1122    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_yz(0), ngp_yz(0), MPI_REAL, type_yz(0), &
1123                          ierr ) 
1124    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz(0), ierr )
1125
1126!
1127!-- Definition of MPI-datatypes for multigrid method (coarser level grids)
1128    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
1129!   
1130!--    Definition of MPI-datatyoe as above, but only 1 ghost level is used
1131       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
1132!
1133!--       For 3D-exchange
1134          ngp_xz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nxr_l - nxl_l + 3)
1135          ngp_yz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nyn_l - nys_l + 3)
1136
1137          CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+3, nzt_l-nzb_l+2, ngp_yz(i), &
1138                                MPI_REAL, type_xz(i), ierr )
1139          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(i), ierr )
1140
1141          CALL MPI_TYPE_VECTOR( 1, ngp_yz(i), ngp_yz(i), MPI_REAL, type_yz(i), &
1142                                ierr )
1143          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz(i), ierr )
1144
1145
1146!--       For 2D-exchange of INTEGER arrays on coarser grid level, where 2 ghost
1147!--       points need to be exchanged.
1148          CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+5, 2, nyn_l-nys_l+5, MPI_INTEGER,          &
1149                                type_x_int(i), ierr )
1150          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int(i), ierr )
1151
1152
1153          CALL MPI_TYPE_VECTOR( 2, nyn_l-nys_l+5, nyn_l-nys_l+5, MPI_INTEGER,          &
1154                                type_y_int(i), ierr )
1155          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y_int(i), ierr )
1156
1157
1158
1159          nxl_l = nxl_l / 2
1160          nxr_l = nxr_l / 2
1161          nys_l = nys_l / 2
1162          nyn_l = nyn_l / 2
1163          nzt_l = nzt_l / 2
1164
1165       ENDDO
1166
1167    ENDIF
1168!
1169!-- Define data types for exchange of 3D Integer arrays.
1170    ngp_yz_int = (nzt - nzb + 2) * (nyn - nys + 1 + 2 * nbgp)
1171
1172    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp*(nzt-nzb+2), ngp_yz_int, &
1173                          MPI_INTEGER, type_xz_int, ierr )
1174    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz_int, ierr )
1175
1176    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_yz_int, ngp_yz_int, MPI_INTEGER, type_yz_int, &
1177                          ierr )
1178    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz_int, ierr )
1179
1180#endif
1181
1182#if defined( __parallel )
1183!
1184!-- Setting of flags for inflow/outflow/nesting conditions.
1185    IF ( pleft == MPI_PROC_NULL )  THEN
1186       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1187          inflow_l  = .TRUE.
1188       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1189          outflow_l = .TRUE.
1190       ELSEIF ( bc_lr == 'nested' )  THEN
1191          nest_bound_l = .TRUE.
1192       ENDIF
1193    ENDIF
1194 
1195    IF ( pright == MPI_PROC_NULL )  THEN
1196       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1197          outflow_r = .TRUE.
1198       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1199          inflow_r  = .TRUE.
1200       ELSEIF ( bc_lr == 'nested' )  THEN
1201          nest_bound_r = .TRUE.
1202       ENDIF
1203    ENDIF
1204
1205    IF ( psouth == MPI_PROC_NULL )  THEN
1206       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1207          outflow_s = .TRUE.
1208       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1209          inflow_s  = .TRUE.
1210       ELSEIF ( bc_ns == 'nested' )  THEN
1211          nest_bound_s = .TRUE.
1212       ENDIF
1213    ENDIF
1214
1215    IF ( pnorth == MPI_PROC_NULL )  THEN
1216       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1217          inflow_n  = .TRUE.
1218       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1219          outflow_n = .TRUE.
1220       ELSEIF ( bc_ns == 'nested' )  THEN
1221          nest_bound_n = .TRUE.
1222       ENDIF
1223    ENDIF
1224
1225!
1226!-- Broadcast the id of the inflow PE
1227    IF ( inflow_l )  THEN
1228       id_inflow_l = myidx
1229    ELSE
1230       id_inflow_l = 0
1231    ENDIF
1232    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1233    CALL MPI_ALLREDUCE( id_inflow_l, id_inflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1234                        comm1dx, ierr )
1235
1236!
1237!-- Broadcast the id of the recycling plane
1238!-- WARNING: needs to be adjusted in case of inflows other than from left side!
1239    IF ( NINT( recycling_width / dx ) >= nxl  .AND. &
1240         NINT( recycling_width / dx ) <= nxr )  THEN
1241       id_recycling_l = myidx
1242    ELSE
1243       id_recycling_l = 0
1244    ENDIF
1245    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1246    CALL MPI_ALLREDUCE( id_recycling_l, id_recycling, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1247                        comm1dx, ierr )
1248
1249!
1250!-- Broadcast the id of the outflow PE and outflow-source plane
1251    IF ( turbulent_outflow )  THEN
1252
1253       IF ( outflow_r )  THEN
1254          id_outflow_l = myidx
1255       ELSE
1256          id_outflow_l = 0
1257       ENDIF
1258       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1259       CALL MPI_ALLREDUCE( id_outflow_l, id_outflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1260                           comm1dx, ierr )
1261
1262       IF ( NINT( outflow_source_plane / dx ) >= nxl  .AND. &
1263            NINT( outflow_source_plane / dx ) <= nxr )  THEN
1264          id_outflow_source_l = myidx
1265       ELSE
1266          id_outflow_source_l = 0
1267       ENDIF
1268       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1269       CALL MPI_ALLREDUCE( id_outflow_source_l, id_outflow_source, 1, &
1270                           MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm1dx, ierr )
1271
1272    ENDIF
1273
1274    CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1275
1276#else
1277    IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1278       inflow_l  = .TRUE.
1279       outflow_r = .TRUE.
1280    ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1281       outflow_l = .TRUE.
1282       inflow_r  = .TRUE.
1283    ENDIF
1284
1285    IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1286       inflow_n  = .TRUE.
1287       outflow_s = .TRUE.
1288    ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1289       outflow_n = .TRUE.
1290       inflow_s  = .TRUE.
1291    ENDIF
1292#endif
1293
1294!
1295!-- At the inflow or outflow, u or v, respectively, have to be calculated for
1296!-- one more grid point.
1297    IF ( inflow_l .OR. outflow_l .OR. nest_bound_l )  THEN
1298       nxlu = nxl + 1
1299    ELSE
1300       nxlu = nxl
1301    ENDIF
1302    IF ( inflow_s .OR. outflow_s .OR. nest_bound_s )  THEN
1303       nysv = nys + 1
1304    ELSE
1305       nysv = nys
1306    ENDIF
1307
1308!
1309!-- Allocate wall flag arrays used in the multigrid solver
1310    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
1311
1312       DO  i = maximum_grid_level, 1, -1
1313
1314           SELECT CASE ( i )
1315
1316              CASE ( 1 )
1317                 ALLOCATE( wall_flags_1(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1318                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1319                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1320
1321              CASE ( 2 )
1322                 ALLOCATE( wall_flags_2(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1323                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1324                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1325
1326              CASE ( 3 )
1327                 ALLOCATE( wall_flags_3(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1328                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1329                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1330
1331              CASE ( 4 )
1332                 ALLOCATE( wall_flags_4(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1333                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1334                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1335
1336              CASE ( 5 )
1337                 ALLOCATE( wall_flags_5(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1338                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1339                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1340
1341              CASE ( 6 )
1342                 ALLOCATE( wall_flags_6(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1343                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1344                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1345
1346              CASE ( 7 )
1347                 ALLOCATE( wall_flags_7(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1348                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1349                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1350
1351              CASE ( 8 )
1352                 ALLOCATE( wall_flags_8(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1353                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1354                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1355
1356              CASE ( 9 )
1357                 ALLOCATE( wall_flags_9(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1358                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1359                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1360
1361              CASE ( 10 )
1362                 ALLOCATE( wall_flags_10(nzb:nzt_mg(i)+1,        &
1363                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1364                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1365
1366              CASE DEFAULT
1367                 message_string = 'more than 10 multigrid levels'
1368                 CALL message( 'init_pegrid', 'PA0238', 1, 2, 0, 6, 0 )
1369
1370          END SELECT
1371
1372       ENDDO
1373
1374    ENDIF
1375
1376 END SUBROUTINE init_pegrid
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.