source: palm/trunk/SOURCE/coriolis.f90 @ 4476

Last change on this file since 4476 was 4360, checked in by suehring, 5 years ago

Bugfix in output of time-averaged plant-canopy quanities; Output of plant-canopy data only where tall canopy is defined; land-surface model: fix wrong location strings; tests: update urban test case; all source code files: copyright update

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.6 KB
RevLine 
[1873]1!> @file coriolis.f90
[2000]2!------------------------------------------------------------------------------!
[2696]3! This file is part of the PALM model system.
[1036]4!
[2000]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.
[1036]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!
[4360]17! Copyright 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
[2000]18!------------------------------------------------------------------------------!
[1036]19!
[254]20! Current revisions:
[1]21! -----------------
[1354]22!
[3183]23!
[1321]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: coriolis.f90 4360 2020-01-07 11:25:50Z maronga $
[4346]27! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
28! topography information used in wall_flags_static_0
29!
30! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
[4329]31! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
32!
33! 4196 2019-08-29 11:02:06Z gronemeier
[4196]34! Consider rotation of model domain
35!
36! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
[4182]37! Corrected "Former revisions" section
38!
39! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
[3634]40! OpenACC port for SPEC
[1321]41!
[4182]42! Revision 1.1  1997/08/29 08:57:38  raasch
43! Initial revision
44!
45!
[1]46! Description:
47! ------------
[1682]48!> Computation of all Coriolis terms in the equations of motion.
[3538]49!>
50!> @note In this routine the topography is masked, even though this
51!>       is again done in prognostic_equations. However, omitting the masking
52!>       here lead to slightly different results. Reason unknown.
[1]53!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]54 MODULE coriolis_mod
55 
[1]56
57    PRIVATE
[2118]58    PUBLIC coriolis
[1]59
60    INTERFACE coriolis
61       MODULE PROCEDURE coriolis
62       MODULE PROCEDURE coriolis_ij
63    END INTERFACE coriolis
64
65 CONTAINS
66
67
68!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]69! Description:
70! ------------
71!> Call for all grid points
[1]72!------------------------------------------------------------------------------!
73    SUBROUTINE coriolis( component )
74
[1320]75       USE arrays_3d,                                                          &
76           ONLY:  tend, u, ug, v, vg, w 
[4196]77
78       USE basic_constants_and_equations_mod,                                  &
79           ONLY:  pi
80
[1320]81       USE control_parameters,                                                 &
[4196]82           ONLY:  f, fs, message_string, rotation_angle
[1320]83           
84       USE indices,                                                            &
[4346]85           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt,                    &
86                  wall_flags_total_0
[1320]87                   
88       USE kinds
[1]89
90       IMPLICIT NONE
91
[4196]92       INTEGER(iwp) ::  component      !< component of momentum equation
93       INTEGER(iwp) ::  i              !< running index x direction
94       INTEGER(iwp) ::  j              !< running index y direction
95       INTEGER(iwp) ::  k              !< running index z direction
[1]96
[4196]97       REAL(wp)     ::  cos_rot_angle  !< cosine of model rotation angle
[3182]98       REAL(wp)     ::  flag           !< flag to mask topography
[4196]99       REAL(wp)     ::  sin_rot_angle  !< sine of model rotation angle
[2696]100
[1]101!
[4196]102!--    Precalculate cosine and sine of rotation angle
103       cos_rot_angle = COS( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
104       sin_rot_angle = SIN( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
105
106!
[1]107!--    Compute Coriolis terms for the three velocity components
108       SELECT CASE ( component )
109
110!
111!--       u-component
112          CASE ( 1 )
[3634]113             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
[4346]114             !$ACC PRESENT(wall_flags_total_0) &
[3634]115             !$ACC PRESENT(v, w, vg) &
116             !$ACC PRESENT(tend)
[106]117             DO  i = nxlu, nxr
[1]118                DO  j = nys, nyn
[2232]119                   DO  k = nzb+1, nzt
120!
[2696]121!--                   Predetermine flag to mask topography
[4346]122                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 1 ) )
[2232]123
[4196]124                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + flag *                                           &
125                            ( f                                                                    &
126                              * ( 0.25_wp * ( v(k,j,i-1) + v(k,j,i) + v(k,j+1,i-1) + v(k,j+1,i) )  &
127                                - vg(k) )                                                          &
128                            - fs * cos_rot_angle                                                   &
129                              * 0.25_wp * ( w(k-1,j,i-1) + w(k-1,j,i) + w(k,j,i-1) + w(k,j,i) )    &
130                            )
[1]131                   ENDDO
132                ENDDO
133             ENDDO
134
135!
136!--       v-component
137          CASE ( 2 )
[3634]138             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
[4346]139             !$ACC PRESENT(wall_flags_total_0) &
[4196]140             !$ACC PRESENT(u, w, ug) &
[3634]141             !$ACC PRESENT(tend)
[1]142             DO  i = nxl, nxr
[106]143                DO  j = nysv, nyn
[2232]144                   DO  k = nzb+1, nzt
[2696]145!
146!--                   Predetermine flag to mask topography
[4346]147                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 2 ) )
[2696]148
[4196]149                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - flag *                                           &
150                            ( f                                                                    &
151                              * ( 0.25_wp * ( u(k,j-1,i) + u(k,j,i) + u(k,j-1,i+1) + u(k,j,i+1) )  &
152                                - ug(k) )                                                          &
153                            + fs * sin_rot_angle                                                   &
154                              * 0.25_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) + w(k,j-1,i) + w(k-1,j-1,i) )    &
155                            )
[1]156                   ENDDO
157                ENDDO
158             ENDDO
159
160!
161!--       w-component
162          CASE ( 3 )
[3634]163             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
[4346]164             !$ACC PRESENT(wall_flags_total_0) &
[4196]165             !$ACC PRESENT(u, v) &
[3634]166             !$ACC PRESENT(tend)
[1]167             DO  i = nxl, nxr
168                DO  j = nys, nyn
[2232]169                   DO  k = nzb+1, nzt
[2696]170!
171!--                   Predetermine flag to mask topography
[4346]172                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 3 ) )
[2696]173
[4196]174                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                                 &
175                                  + fs * 0.25_wp * flag                                         &
176                                    * ( cos_rot_angle                                           &
177                                        * ( u(k,j,i) + u(k+1,j,i) + u(k,j,i+1) + u(k+1,j,i+1) ) &
178                                      + sin_rot_angle                                           &
179                                        * ( v(k,j,i) + v(k+1,j,i) + v(k,j+1,i) + v(k+1,j+1,i) ) &
180                                      )
[1]181                   ENDDO
182                ENDDO
183             ENDDO
184
185          CASE DEFAULT
186
[254]187             WRITE( message_string, * ) ' wrong component: ', component
188             CALL message( 'coriolis', 'PA0173', 1, 2, 0, 6, 0 )
[1]189
190       END SELECT
191
192    END SUBROUTINE coriolis
193
194
195!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]196! Description:
197! ------------
198!> Call for grid point i,j
[1]199!------------------------------------------------------------------------------!
200    SUBROUTINE coriolis_ij( i, j, component )
201
[1320]202       USE arrays_3d,                                                          &
203           ONLY:  tend, u, ug, v, vg, w 
[4196]204
205       USE basic_constants_and_equations_mod,                                  &
206           ONLY:  pi
207
[1320]208       USE control_parameters,                                                 &
[4196]209           ONLY:  f, fs, message_string, rotation_angle
[1320]210           
211       USE indices,                                                            &
[4346]212           ONLY:  nzb, nzt, wall_flags_total_0
[1320]213           
214       USE kinds
[4196]215
[1]216       IMPLICIT NONE
217
[4196]218       INTEGER(iwp) ::  component  !< component of momentum equation
[2232]219       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index x direction
220       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index y direction
221       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index z direction
[1]222
[4196]223       REAL(wp)     ::  cos_rot_angle  !< cosine of model rotation angle
224       REAL(wp)     ::  flag           !< flag to mask topography
225       REAL(wp)     ::  sin_rot_angle  !< sine of model rotation angle
[2232]226
[1]227!
[4196]228!--    Precalculate cosine and sine of rotation angle
229       cos_rot_angle = COS( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
230       sin_rot_angle = SIN( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
231
232!
[1]233!--    Compute Coriolis terms for the three velocity components
234       SELECT CASE ( component )
235
236!
237!--       u-component
238          CASE ( 1 )
[2232]239             DO  k = nzb+1, nzt
240!
241!--             Predetermine flag to mask topography
[4346]242                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 1 ) )
[2232]243
[4196]244                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + flag *                                                 &
245                            ( f                                                                    &
246                              * ( 0.25_wp * ( v(k,j,i-1) + v(k,j,i) + v(k,j+1,i-1) + v(k,j+1,i) )  &
247                                - vg(k) )                                                          &
248                            - fs * cos_rot_angle                                                   &
249                              * 0.25_wp * ( w(k-1,j,i-1) + w(k-1,j,i) + w(k,j,i-1) + w(k,j,i) )    &
250                            )
[1]251             ENDDO
252
253!
254!--       v-component
255          CASE ( 2 )
[2232]256             DO  k = nzb+1, nzt
[2696]257!
258!--             Predetermine flag to mask topography
[4346]259                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 2 ) )
[2696]260
[4196]261                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - flag *                                                 &
262                            ( f                                                                    &
263                              * ( 0.25_wp * ( u(k,j-1,i) + u(k,j,i) + u(k,j-1,i+1) + u(k,j,i+1) )  &
264                                - ug(k) )                                                          &
265                            + fs * sin_rot_angle                                                   &
266                              * 0.25_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) + w(k,j-1,i) + w(k-1,j-1,i) )    &
267                            )
[1]268             ENDDO
269
270!
271!--       w-component
272          CASE ( 3 )
[2232]273             DO  k = nzb+1, nzt
[2696]274!
275!--             Predetermine flag to mask topography
[4346]276                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_total_0(k,j,i), 3 ) )
[2696]277
[4196]278                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                                 &
279                            + fs * 0.25_wp * flag                                         &
280                              * ( cos_rot_angle                                           &
281                                  * ( u(k,j,i) + u(k+1,j,i) + u(k,j,i+1) + u(k+1,j,i+1) ) &
282                                + sin_rot_angle                                           &
283                                  * ( v(k,j,i) + v(k+1,j,i) + v(k,j+1,i) + v(k+1,j+1,i) ) &
284                                )
[1]285             ENDDO
286
287          CASE DEFAULT
288
[254]289             WRITE( message_string, * ) ' wrong component: ', component
290             CALL message( 'coriolis', 'PA0173', 1, 2, 0, 6, 0 )
[1]291
292       END SELECT
293
294    END SUBROUTINE coriolis_ij
295
296 END MODULE coriolis_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.