source: palm/trunk/SOURCE/buoyancy.f90 @ 4780

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[1873]1!> @file buoyancy.f90
[4542]2!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[2696]3! This file is part of the PALM model system.
[1036]4!
[4542]5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General
6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
[1036]8!
[4542]9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
[1036]12!
[4542]13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with PALM. If not, see
14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
[1036]15!
[4542]16!
[4360]17! Copyright 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
[4542]18!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[1036]19!
[1328]20! Current revisions:
[1179]21! ------------------
[1354]22!
[2233]23!
[1321]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: buoyancy.f90 4542 2020-05-19 15:45:12Z suehring $
[4542]27! file re-formatted to follow the PALM coding standard
28!
29! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
[4182]30! Corrected "Former revisions" section
[4542]31!
[4182]32! 3725 2019-02-07 10:11:02Z raasch
[3725]33! unused variables removed
[4542]34!
[3725]35! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
[3636]36! nopointer option removed
[3241]37!
[4182]38! Revision 1.1  1997/08/29 08:56:48  raasch
39! Initial revision
40!
41!
[1]42! Description:
43! ------------
[1682]44!> Buoyancy term of the third component of the equation of motion.
45!> @attention Humidity is not regarded when using a sloping surface!
[4542]46!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[1682]47 MODULE buoyancy_mod
[1]48
[4542]49    USE basic_constants_and_equations_mod,                                                         &
[3274]50        ONLY:  g
51
[4542]52    USE arrays_3d,                                                                                 &
[3294]53        ONLY:  pt, pt_slope_ref, ref_state, tend
54
[4542]55    USE control_parameters,                                                                        &
56        ONLY:  atmos_ocean_sign, cos_alpha_surface, message_string, pt_surface, sin_alpha_surface, &
57               sloping_surface
[3294]58
59    USE kinds
60
[1]61    PRIVATE
[2118]62    PUBLIC buoyancy
[1]63
64    INTERFACE buoyancy
65       MODULE PROCEDURE buoyancy
66       MODULE PROCEDURE buoyancy_ij
67    END INTERFACE buoyancy
68
69 CONTAINS
70
71
[4542]72!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[1682]73! Description:
74! ------------
75!> Call for all grid points
[4542]76!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[1179]77    SUBROUTINE buoyancy( var, wind_component )
[1]78
[4542]79       USE indices,                                                                                &
[3725]80           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nzb, nzt
[1320]81
82
[1]83       IMPLICIT NONE
84
[1682]85       INTEGER(iwp) ::  i              !<
86       INTEGER(iwp) ::  j              !<
87       INTEGER(iwp) ::  k              !<
88       INTEGER(iwp) ::  wind_component !<
[4542]89
[1320]90       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  var
[1]91
92
93       IF ( .NOT. sloping_surface )  THEN
94!
95!--       Normal case: horizontal surface
[3634]96          !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k) &
97          !$ACC PRESENT(var) &
98          !$ACC PRESENT(ref_state) &
99          !$ACC PRESENT(tend)
[1179]100          DO  i = nxl, nxr
101             DO  j = nys, nyn
[2232]102                DO  k = nzb+1, nzt-1
[4542]103                   tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + atmos_ocean_sign * g * 0.5_wp *                     &
104                                 (                                                                 &
105                                    ( var(k,j,i)   - ref_state(k) )   / ref_state(k) +             &
106                                    ( var(k+1,j,i) - ref_state(k+1) ) / ref_state(k+1)             &
107                                 )
[57]108                ENDDO
109             ENDDO
[1179]110          ENDDO
[1]111
112       ELSE
113!
[4542]114!--       Buoyancy term for a surface with a slope in x-direction. The equations for both the u and
115!         w velocity-component contain proportionate terms.
[1]116!--       Temperature field at time t=0 serves as environmental temperature.
[4542]117!--       Reference temperature (pt_surface) is the one at the lower left corner of the total
118!--       domain.
[1]119          IF ( wind_component == 1 )  THEN
120
[106]121             DO  i = nxlu, nxr
[1]122                DO  j = nys, nyn
[2232]123                   DO  k = nzb+1, nzt-1
[4542]124                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g * sin_alpha_surface *                          &
125                                    0.5_wp * ( ( pt(k,j,i-1)         + pt(k,j,i)         )         &
126                                             - ( pt_slope_ref(k,i-1) + pt_slope_ref(k,i) )         &
127                                             ) / pt_surface
[1]128                   ENDDO
129                ENDDO
130             ENDDO
131
132          ELSEIF ( wind_component == 3 )  THEN
133
134             DO  i = nxl, nxr
135                DO  j = nys, nyn
[2232]136                   DO  k = nzb+1, nzt-1
[4542]137                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g * cos_alpha_surface *                          &
138                                    0.5_wp * ( ( pt(k,j,i)         + pt(k+1,j,i)         )         &
139                                             - ( pt_slope_ref(k,i) + pt_slope_ref(k+1,i) )         &
140                                             ) / pt_surface
[1]141                   ENDDO
142                ENDDO
143            ENDDO
144
145          ELSE
[4542]146
147             WRITE( message_string, * ) 'no term for component "', wind_component, '"'
[247]148             CALL message( 'buoyancy', 'PA0159', 1, 2, 0, 6, 0 )
[1]149
150          ENDIF
151
152       ENDIF
153
154    END SUBROUTINE buoyancy
155
156
[4542]157!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[1682]158! Description:
159! ------------
160!> Call for grid point i,j
[4542]161!> @attention PGI-compiler creates SIGFPE if opt>1 is used! Therefore, opt=1 is forced by
162!>            compiler-directive.
163!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
[515]164!pgi$r opt=1
[1179]165    SUBROUTINE buoyancy_ij( i, j, var, wind_component )
[1]166
[1320]167
[4542]168       USE indices,                                                                                &
[3725]169           ONLY:  nzb, nzt
[1320]170
[1]171       IMPLICIT NONE
172
[1682]173       INTEGER(iwp) ::  i              !<
174       INTEGER(iwp) ::  j              !<
175       INTEGER(iwp) ::  k              !<
176       INTEGER(iwp) ::  wind_component !<
[4542]177
[1320]178       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), POINTER ::  var
[1]179
180
181       IF ( .NOT. sloping_surface )  THEN
182!
183!--       Normal case: horizontal surface
[2232]184          DO  k = nzb+1, nzt-1
[4542]185              tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + atmos_ocean_sign * g * 0.5_wp * (                        &
186                            ( var(k,j,i)   - ref_state(k)   ) / ref_state(k)   +                   &
187                            ( var(k+1,j,i) - ref_state(k+1) ) / ref_state(k+1)                     &
[3538]188                                                                          )
[1179]189          ENDDO
[1]190
191       ELSE
192!
[4542]193!--       Buoyancy term for a surface with a slope in x-direction. The equations for both the u and
194!--       w velocity-component contain proportionate terms.
[1]195!--       Temperature field at time t=0 serves as environmental temperature.
[4542]196!--       Reference temperature (pt_surface) is the one at the lower left corner of the total
197!--       domain.
[1]198          IF ( wind_component == 1 )  THEN
199
[2232]200             DO  k = nzb+1, nzt-1
[4542]201                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g * sin_alpha_surface *                                &
202                              0.5_wp * ( ( pt(k,j,i-1)         + pt(k,j,i)         )               &
203                                       - ( pt_slope_ref(k,i-1) + pt_slope_ref(k,i) )               &
204                                       ) / pt_surface
[1]205             ENDDO
206
207          ELSEIF ( wind_component == 3 )  THEN
208
[2232]209             DO  k = nzb+1, nzt-1
[4542]210                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + g * cos_alpha_surface *                                &
211                              0.5_wp * ( ( pt(k,j,i)         + pt(k+1,j,i)         )               &
212                                       - ( pt_slope_ref(k,i) + pt_slope_ref(k+1,i) )               &
213                                       ) / pt_surface
[1]214             ENDDO
215
216          ELSE
217
[4542]218             WRITE( message_string, * ) 'no term for component "', wind_component, '"'
[247]219             CALL message( 'buoyancy', 'PA0159', 1, 2, 0, 6, 0 )
[1]220
221          ENDIF
222
223       ENDIF
224
225    END SUBROUTINE buoyancy_ij
226
227 END MODULE buoyancy_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.