source: palm/trunk/SOURCE/coriolis.f90 @ 4313

Last change on this file since 4313 was 4196, checked in by gronemeier, 21 months ago

Consider rotation of model domain for claculation of Coriolis force:

  • check_parameters: Overwrite rotation_angle from namelist by value from static driver;
  • coriolis: Consider rotation of model domain;
  • header: Write information about rotation angle;
  • modules: Added rotation_angle;
  • netcdf_interface_mod: replaced rotation angle from input-netCDF file by namelist parameter 'rotation_angle';
  • ocean_mod: Consider rotation of model domain for calculating the Stokes drift;
  • parin: added rotation_angle to initialization_parameters;
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 11.3 KB
Line 
1!> @file coriolis.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
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 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: coriolis.f90 4196 2019-08-29 11:02:06Z suehring $
27! Consider rotation of model domain
28!
29! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
30! Corrected "Former revisions" section
31!
32! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
33! OpenACC port for SPEC
34!
35! Revision 1.1  1997/08/29 08:57:38  raasch
36! Initial revision
37!
38!
39! Description:
40! ------------
41!> Computation of all Coriolis terms in the equations of motion.
42!>
43!> @note In this routine the topography is masked, even though this
44!>       is again done in prognostic_equations. However, omitting the masking
45!>       here lead to slightly different results. Reason unknown.
46!------------------------------------------------------------------------------!
47 MODULE coriolis_mod
48 
49
50    PRIVATE
51    PUBLIC coriolis
52
53    INTERFACE coriolis
54       MODULE PROCEDURE coriolis
55       MODULE PROCEDURE coriolis_ij
56    END INTERFACE coriolis
57
58 CONTAINS
59
60
61!------------------------------------------------------------------------------!
62! Description:
63! ------------
64!> Call for all grid points
65!------------------------------------------------------------------------------!
66    SUBROUTINE coriolis( component )
67
68       USE arrays_3d,                                                          &
69           ONLY:  tend, u, ug, v, vg, w
70
71       USE basic_constants_and_equations_mod,                                  &
72           ONLY:  pi
73
74       USE control_parameters,                                                 &
75           ONLY:  f, fs, message_string, rotation_angle
76           
77       USE indices,                                                            &
78           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt, wall_flags_0
79                   
80       USE kinds
81
82       IMPLICIT NONE
83
84       INTEGER(iwp) ::  component      !< component of momentum equation
85       INTEGER(iwp) ::  i              !< running index x direction
86       INTEGER(iwp) ::  j              !< running index y direction
87       INTEGER(iwp) ::  k              !< running index z direction
88
89       REAL(wp)     ::  cos_rot_angle  !< cosine of model rotation angle
90       REAL(wp)     ::  flag           !< flag to mask topography
91       REAL(wp)     ::  sin_rot_angle  !< sine of model rotation angle
92
93!
94!--    Precalculate cosine and sine of rotation angle
95       cos_rot_angle = COS( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
96       sin_rot_angle = SIN( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
97
98!
99!--    Compute Coriolis terms for the three velocity components
100       SELECT CASE ( component )
101
102!
103!--       u-component
104          CASE ( 1 )
105             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
106             !$ACC PRESENT(wall_flags_0) &
107             !$ACC PRESENT(v, w, vg) &
108             !$ACC PRESENT(tend)
109             DO  i = nxlu, nxr
110                DO  j = nys, nyn
111                   DO  k = nzb+1, nzt
112!
113!--                   Predetermine flag to mask topography
114                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 1 ) )
115
116                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + flag *                                           &
117                            ( f                                                                    &
118                              * ( 0.25_wp * ( v(k,j,i-1) + v(k,j,i) + v(k,j+1,i-1) + v(k,j+1,i) )  &
119                                - vg(k) )                                                          &
120                            - fs * cos_rot_angle                                                   &
121                              * 0.25_wp * ( w(k-1,j,i-1) + w(k-1,j,i) + w(k,j,i-1) + w(k,j,i) )    &
122                            )
123                   ENDDO
124                ENDDO
125             ENDDO
126
127!
128!--       v-component
129          CASE ( 2 )
130             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
131             !$ACC PRESENT(wall_flags_0) &
132             !$ACC PRESENT(u, w, ug) &
133             !$ACC PRESENT(tend)
134             DO  i = nxl, nxr
135                DO  j = nysv, nyn
136                   DO  k = nzb+1, nzt
137!
138!--                   Predetermine flag to mask topography
139                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 2 ) )
140
141                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - flag *                                           &
142                            ( f                                                                    &
143                              * ( 0.25_wp * ( u(k,j-1,i) + u(k,j,i) + u(k,j-1,i+1) + u(k,j,i+1) )  &
144                                - ug(k) )                                                          &
145                            + fs * sin_rot_angle                                                   &
146                              * 0.25_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) + w(k,j-1,i) + w(k-1,j-1,i) )    &
147                            )
148                   ENDDO
149                ENDDO
150             ENDDO
151
152!
153!--       w-component
154          CASE ( 3 )
155             !$ACC PARALLEL LOOP COLLAPSE(3) PRIVATE(i, j, k, flag) &
156             !$ACC PRESENT(wall_flags_0) &
157             !$ACC PRESENT(u, v) &
158             !$ACC PRESENT(tend)
159             DO  i = nxl, nxr
160                DO  j = nys, nyn
161                   DO  k = nzb+1, nzt
162!
163!--                   Predetermine flag to mask topography
164                      flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 3 ) )
165
166                      tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                                 &
167                                  + fs * 0.25_wp * flag                                         &
168                                    * ( cos_rot_angle                                           &
169                                        * ( u(k,j,i) + u(k+1,j,i) + u(k,j,i+1) + u(k+1,j,i+1) ) &
170                                      + sin_rot_angle                                           &
171                                        * ( v(k,j,i) + v(k+1,j,i) + v(k,j+1,i) + v(k+1,j+1,i) ) &
172                                      )
173                   ENDDO
174                ENDDO
175             ENDDO
176
177          CASE DEFAULT
178
179             WRITE( message_string, * ) ' wrong component: ', component
180             CALL message( 'coriolis', 'PA0173', 1, 2, 0, 6, 0 )
181
182       END SELECT
183
184    END SUBROUTINE coriolis
185
186
187!------------------------------------------------------------------------------!
188! Description:
189! ------------
190!> Call for grid point i,j
191!------------------------------------------------------------------------------!
192    SUBROUTINE coriolis_ij( i, j, component )
193
194       USE arrays_3d,                                                          &
195           ONLY:  tend, u, ug, v, vg, w
196
197       USE basic_constants_and_equations_mod,                                  &
198           ONLY:  pi
199
200       USE control_parameters,                                                 &
201           ONLY:  f, fs, message_string, rotation_angle
202           
203       USE indices,                                                            &
204           ONLY:  nzb, nzt, wall_flags_0
205           
206       USE kinds
207
208       IMPLICIT NONE
209
210       INTEGER(iwp) ::  component  !< component of momentum equation
211       INTEGER(iwp) ::  i          !< running index x direction
212       INTEGER(iwp) ::  j          !< running index y direction
213       INTEGER(iwp) ::  k          !< running index z direction
214
215       REAL(wp)     ::  cos_rot_angle  !< cosine of model rotation angle
216       REAL(wp)     ::  flag           !< flag to mask topography
217       REAL(wp)     ::  sin_rot_angle  !< sine of model rotation angle
218
219!
220!--    Precalculate cosine and sine of rotation angle
221       cos_rot_angle = COS( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
222       sin_rot_angle = SIN( rotation_angle * pi / 180.0_wp )
223
224!
225!--    Compute Coriolis terms for the three velocity components
226       SELECT CASE ( component )
227
228!
229!--       u-component
230          CASE ( 1 )
231             DO  k = nzb+1, nzt
232!
233!--             Predetermine flag to mask topography
234                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 1 ) )
235
236                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + flag *                                                 &
237                            ( f                                                                    &
238                              * ( 0.25_wp * ( v(k,j,i-1) + v(k,j,i) + v(k,j+1,i-1) + v(k,j+1,i) )  &
239                                - vg(k) )                                                          &
240                            - fs * cos_rot_angle                                                   &
241                              * 0.25_wp * ( w(k-1,j,i-1) + w(k-1,j,i) + w(k,j,i-1) + w(k,j,i) )    &
242                            )
243             ENDDO
244
245!
246!--       v-component
247          CASE ( 2 )
248             DO  k = nzb+1, nzt
249!
250!--             Predetermine flag to mask topography
251                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 2 ) )
252
253                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) - flag *                                                 &
254                            ( f                                                                    &
255                              * ( 0.25_wp * ( u(k,j-1,i) + u(k,j,i) + u(k,j-1,i+1) + u(k,j,i+1) )  &
256                                - ug(k) )                                                          &
257                            + fs * sin_rot_angle                                                   &
258                              * 0.25_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) + w(k,j-1,i) + w(k-1,j-1,i) )    &
259                            )
260             ENDDO
261
262!
263!--       w-component
264          CASE ( 3 )
265             DO  k = nzb+1, nzt
266!
267!--             Predetermine flag to mask topography
268                flag = MERGE( 1.0_wp, 0.0_wp, BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 3 ) )
269
270                tend(k,j,i) = tend(k,j,i)                                                 &
271                            + fs * 0.25_wp * flag                                         &
272                              * ( cos_rot_angle                                           &
273                                  * ( u(k,j,i) + u(k+1,j,i) + u(k,j,i+1) + u(k+1,j,i+1) ) &
274                                + sin_rot_angle                                           &
275                                  * ( v(k,j,i) + v(k+1,j,i) + v(k,j+1,i) + v(k+1,j+1,i) ) &
276                                )
277             ENDDO
278
279          CASE DEFAULT
280
281             WRITE( message_string, * ) ' wrong component: ', component
282             CALL message( 'coriolis', 'PA0173', 1, 2, 0, 6, 0 )
283
284       END SELECT
285
286    END SUBROUTINE coriolis_ij
287
288 END MODULE coriolis_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.